專利名稱：半導體激光二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由化合物半導體構成，波長為從紫外到綠色的短波長光的半導體激光二極管及其制造方法。
現(xiàn)在，由于在藍寶石基板上外延生長III-V族氮化物技術的進步，應用III-V族化全物半導體材料的發(fā)藍光的發(fā)光二極管已發(fā)展到商品化的地步。例如，在“日經(jīng)科學雜志”1994年10月號的第44頁～第55頁上，就登載有用有機金屬化學氣相淀積法(MOCVD法)向藍寶石基板上淀積GaInN/AlGaN系統(tǒng)的雙異質結構造而制成的發(fā)光的二極管的文章。通過把這種GaN系統(tǒng)的發(fā)藍光材料應用于通常的激光二極管的構造的辦法，可以制得短波長的半導體激光二極管。
例如，

圖19是人們早已熟知的GaAs系統(tǒng)的面發(fā)光型激光二極管的構成的剖面圖。
圖19的激光二極管給出了一種從nGaAs基板開始依次迭層上nGaAs緩沖層22、nAlGaAs包層23、非摻雜GaAs活性層24、pAlGaAs包層25、nGaAs阻擋(block)層26、pGaAs接觸層27的構造。此外，使激光振蕩的領域采用nAlGaAs包層23、非摻雜GaAs活性層24、pAlGaAs包層25和pGaAs接觸層27的迭層構造、把nAlGaAs包層23一側用前面反射膜28，pGaAs接觸層27一側用后面反射膜29分別夾起來形成共振器。在nGaAs基板21的表面上形成n電極，在pGaAs接觸層27的表面上形成p電極，并從使前面反射膜28露出在nGaAs基板21一側的開口部分30發(fā)射出激光。
此外，圖20是人們早已熟知的端面發(fā)光型激光二極管的構成的剖面圖。
該圖給出了以nGaAs基板21、nGaAs緩沖層22、nAlGaAs包層23、非摻雜GaAs活性層24、pAlGaAs包層25、pGaAs接觸層26的順序所迭層的構造。在這種迭層構造中，在已劈開的面上分別相向地形成前面反射膜28和后面反射膜29，并分別在nGaAs基板21的表面上形成n電極，在pGaAs接觸層26的表面上形成p電極。在此活性層24的反射膜28和29之間，使光共振并被放大、并由前面反射膜28一側發(fā)射出激光。
在圖19和圖20的兩激光二極管構造中，將藍寶石用作基板，用GaN材料取代GaAs材料，并用包層把活性層夾在中間的雙異質結構造，通過把非摻雜GaInN分別作成用n型和p型的AlGaN將之夾在中間的構造的辦法，就可以得從紫外到綠光的短波長光的半導體激光二極管。
在用GaN材料制成的半導體激光二極管中，隨著在藍寶石基板上外延生長GaN系統(tǒng)半導體的技術的進步，材料質量也有了飛躍地進步。但是，在圖19和圖20的器件構造中，如果僅僅是用上述的材料進行置換的話，短波長光的半導體激光二極管的實現(xiàn)是困難的。
在把是上述發(fā)藍光的材料用于圖19那種構成的情況下，雖然作為基板應用了藍寶石，但由于藍寶石是一種絕緣物質，如果僅僅是把n電極設置于藍寶石基板上的活，則存在著不可能使產(chǎn)生激光振蕩的雙異質結構造部分通電，從而不可能產(chǎn)生激光振蕩這樣的問題。
另外，在加工工藝方面也有問題。在基板21上迭層上22～20之后，要形成一直開口到nAlGaAs包層23的開口部分，但是在作為基板的藍寶石上，刻蝕等等的加工非常之困難，比如說活性層24或包層25等，產(chǎn)生了要在多于必需個數(shù)的部位開口的情況，故存在著付成品率降低的問題。
再有，在把上述發(fā)藍光的材料應用到圖20那種構成中去的時候，由于藍寶石和GaN系統(tǒng)材料難于劈開，不能得到使激光共振的充分的劈開面，故不可能實現(xiàn)這種端面發(fā)光型半導體激光二極管。
本發(fā)明就是為了解決上述各個問題而形成的，目的是提供一種實現(xiàn)從綠光到紫外這一范圍的短波長光的振蕩的高性能面發(fā)光型的激光二極管及其制造方法。
本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管具備有(1)第1接觸層，它由埋設于基板中，使得在絕緣性基板的主面一側有露出面的第1導電型半導體構成，(2)半導體層，它是依次迭層由第1導電型半導體構成的第1包層、活性層、由第2導電型半導體構成的第2包層和由第2導電型半導體構成的第2接觸層面構成的，并形成為使第1包層與第1接觸層進行接合，(3)設于第1包層的露出面上的孔，它使第1包層能在基板的主在一側露出來，(4)在該孔內(nèi)、形成于第1包層的表面上的第1反射鏡，(5)形成于半導體中的第2接觸層上并使之與上述第1反射鏡面對面的第2反射鏡，(6)形成于基板的主面上并付之第一接觸層的露出來的面相連接的電極。
第1接觸層的露出面被構成為使之形成為與基板的主面的端邊(端面邊緣)相連續(xù)的大體同一平面。
此外，在此半導體激光二極管中，在第1接觸層上的露出面可用從半導體的主面的端邊向第1包層連續(xù)的一個平面構成。
另外，在半導體激光的二極管中，半導體導層被構成為使其側面用基板覆蓋起來。
還有，本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管被構成為具備有在主面上有孔的絕緣性基板；在此基板上形成的由第1導電型半導體構成的第1接觸層；以由第1導電型半導體構成的第1包層、活性層、由第2導電型半導體構成的第2包層、由第2導電型半導體構成的第2接觸層的順序進行迭層而構成，并形成為使第1包層成為基板上的孔底面與第1接觸層進行接合的半導體層；形成于孔的底面上的第1包層上邊的第1反射鏡；形成于半導體層中的第2接觸層上并付之與上述第1反射鏡面對面的第2反射鏡；在基板的主面上形成的電極。在基板的主面上有使第一接觸層的一部分露出來的孔，并使電極與由此孔露出來的第1接觸并相連。
此外，第1反射鏡所形成的孔與使第1接觸層露出來的孔，在基板的主面上分設于不同的部位處。
在這些半導體激光二極管中，第1和第2接觸層，第1和第2包層以及活性層是由含有氮化家的半導體構成的。而基板由藍寶石構成。
本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管的制造方法含有下述4個工序，它們是第1工序，用于把由第1導電型半導體構成的第1半導體層埋入到已形成于絕緣性基板主面上的孔里去；第2工序，用于在第1半導體層上以將成為包層的由第1導電型半導體構成的第2半導體層，將成為活性層的第3半導體層和將成為包層的由第2導電型半導體構成的第4半導體層的順序進行迭層；第3工序，用于研磨上述基板的背面，直到使第1半導體層露出來；第4工序，用于在從基板背面露了出來的第一半導體導層的那一面內(nèi)形成使節(jié)2半導體層露出來的孔。
第2工序含有基板上和第1半導體層上生長外延層的工序。
另外，在這種半導體激光二極管的制造方法中，此第2工序的含義為可在已埋入了第1半導體層的孔內(nèi)形成第2、第3和第4半導體層。
再有，在此半導體激光二極管的制造方法中，第1、第2、第3和第4半導體層由含氮化家的半導體構成。
本發(fā)明的半導體激光二極管，通過使之具備埋設于基板中的第1接觸層，且埋設得使在基板主面一側在露出面的辦法，使形成于基板主面上的電極與第1接觸層進行電連，使得第1和第2包層與活性層變成為可以通電。
此外，由于第1接觸層上的露出面構成與基板主面連接的大體上同一平面，故基板上的電極從其端邊連續(xù)地連接到第1接觸層上。因而這種連接變得容易而確實可靠。
第1接觸層中的露出面由于被構成為從基板的主面端邊向第1包層連續(xù)延展的一個平面，故基板上的電極從其端邊連續(xù)地連接到第1接觸層上。因而該連接變得容易確實可靠，特別是可以加大電極與第1接觸層之間的連接面積、使接觸電阻減小。
由于半導體層的迭層方向的側面為基板覆蓋起來，故覆蓋半導體層的基板的部分變成為使這進行電流的狹窄處理。
此外，由于本發(fā)明的半導體激光二極管被構成為上述基板的主面上有使上述第1接觸層的一部分露出來的孔，使上述電極連到從該孔露出來的第1接觸層上去，故在基板主面上形成的電極得以被電連到第1接觸層上，使第1和第2包層與活性層能夠通上電。
本發(fā)明的半導體激光二極管的制造方法被規(guī)定為先向形成于基板的一個主面上的孔中埋入由第1導電型半導體構成的第1半導體層，然后對上述基板的背面進行研磨直到付上述第1半導體層露了出來，故形成于基板上的電極得以與第1接觸層容易且確實可靠地進行連接。
此外，在第2工序中含有在基板上和第1半層體層上生長外延層的工序，所以形成為在第1半導體層上形成的將成為雙異質結構造成層的第2、第3和第4半導體層被在基板上形成的外延層所覆蓋的構造。該外延層進行電流的狹窄的處理。
還有，由于在第2工序中規(guī)定第2、第3和第4半導體層形成于已埋入了第1半導體層的孔內(nèi)，故被構成為用基板把形成于第1半導體層上的將成為雙異質結構造層的第2、第3和第4半導體導覆蓋起來。這一基板部分進行電流的狹窄化處理。
下邊對附圖進行說明。
圖1是本發(fā)明的實施例1所示的半導體激光二極管的構成剖面圖。
圖2的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序1。
圖3的剖面圖示出了制造圖1的半導體激體二極管的工序2。
圖4的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序3。
圖5的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序4。
圖6的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序5。
圖7的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序6。
圖8的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序7。
圖9的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序8。
圖10的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序9。
圖11的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序10。
圖12的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序11。
圖13的剖面圖示出了制造圖1的半導體激光二極管的工序12。
圖14是應用于圖1的半導體激光二極管的集成式激光二極管的斜視圖。
圖15是示于本發(fā)明的實施例2的半導體激光二極管的構成的剖面圖。
圖16是示于本發(fā)明的實施例3的半導體激光二極管的構成的剖面圖。
圖17是一剖面圖，它示出了圖16的半導體激光二極管的制作工序。
圖18是示于本發(fā)明的實施例4的半導體激光二極管的構造的剖面圖。
圖19是一構成剖面圖，它示出了用現(xiàn)有技術制作的面發(fā)光型半導體激光二極管的一個例子。
圖20是一構成剖面圖，它示出了用現(xiàn)有技術制作的端面發(fā)光型半導體激光二極管的一個例子。
實施例實施例1以下，給出本發(fā)明的一個實施例。圖1是一剖面圖，它示了出本實施例的半導體激光二極管的構成情況。在圖中，1是有孔1A的藍寶石基板。5是在藍寶石基板1的孔1A內(nèi)的一部分上形成的作為第1接觸層的n型GaN接觸層(以下稱之為n型接觸層)，它被形成為使其露出面5A成為與基板1的主面的端邊18連續(xù)的大體上同一平面，厚度大體上相同。7是作為第1包層的n型AlGaN包層(n型包層)。8是非摻雜GaInN活性層(以下稱之為活性層)。9是作為第2包層的p型AlGaN包層(以下稱之為p型包層)。10是作為第2接觸層的p型GaN接觸層(p型接觸層)。11是由AlN和AlGaN的迭層構造構成的作為第2反射鏡的p型半導體反射鏡。該激光二極管的主要部分是從n型接觸層5的上面開始，以n型包層7活性層8、p型包層9、p型接觸層10、p型半導體反射鏡11的順序進行迭層的外延層，形成一個圓筒形狀。此外，形成了分別由n型包層7和p型包層9把活性層8夾在個間的AlGaN/GaInN的雙異質結構造。
13是在藍寶石基板1上形成的把從n型包層7到反射鏡11的外延層的整個側面覆蓋起來的絕緣膜，具有使通常的激光二極管中的電流進行狹窄化的功能。14為在絕緣層13的整個上面上介以反射鏡11形成的使之與p型接觸層10構成歐姆接觸的p型歐電極(以下稱之為p電極)。15是一直通到n型AlGaN包層7的開口部分，16是在開口部分15內(nèi)的n型包層7的整個面上形成的作為第1反射鏡的反射鏡，由ErO和SiO2的迭層構造形成的介電膜構成。17是形成于藍寶石的基板1的整個面上的使這與n型接觸層5形成歐姆接觸的n型歐姆電極(以下稱之為n電極)。此外，當給p電極14、n電極17供以電壓，且當產(chǎn)生于n型接觸層5與p型接觸層10之間的電流超過了產(chǎn)生振蕩的閾值時，把用反射鏡11和16使之共振的光作為激光從開口部分15向箭頭方向上發(fā)射出去。就如本實例這樣，通過把GaN系統(tǒng)的III-V族半導體用作發(fā)光材料，就會產(chǎn)生從紫外到綠光范圍的短波長光。
由于把藍寶石這樣的絕緣材料用于面對這種GaN系統(tǒng)材料的基板上，故對在基板上與接觸層、雙異質結構造層進行迭層的現(xiàn)有的激光二極管來說，把設于基板一側的電極連到接觸層上是困難的。但是，緣本實施例這樣，接觸層5露出到藍寶石基板1主面1B一側，因而可使此露出面5A與電極17容易且確實地進行連接，在圖1中，在n電極17與n型接觸層5之間就可以得到良好的歐姆接觸。
接下來，說明圖1的半導體激光二極管的制造方法。圖2到圖13是說明本半導體激光二極管的制造工序的工序剖面圖。
(工序1)首先，如圖2所示，在藍寶石基板1的整個表面上形成保護膜2。這時，藍寶石基板1的大小為直徑2英寸到3英寸，厚度為600μm，保護膜2應用SiO2，形成1000A的厚度。
(工序2)如圖3所示，選擇除去將形成激光區(qū)域的部分(數(shù)字標號3)的保護膜2。例如，除去直徑20μm的一個圓形。
(工序3)選擇刻蝕已裸露出來的藍寶石基板1的部分。如圖4那樣，形成深度約10μm的開口部分4。另外，這時的腐蝕劑用的是把已加入硫酸的磷酸加熱到200℃以上的腐蝕劑。
(工序4)在已形成了圖4的開口部分4的面上不加任何處理地生長氮化家(GaN)。在此GaN的平晶生長中采用了有機金屬氣相生長法(MOCVD法)的兩階段生長法。首先，在500～600℃的基板溫度下生長多晶GaN，然后再在其上邊在約1000℃的溫度下生長GaN。應用這種方法，如圖5所示，在開口部分4內(nèi)的藍寶后基板上將生長出高質量的平晶的n型GaN5，而除此之外的保護膜2的上邊則生長出多晶的GaN6。這種多晶GaN6是一種高阻絕緣層。
(工序5)在圖5中，機械性地研磨藍寶石基板1的面，除掉形成于該基板上的多晶GaN層6和保護膜2。如圖6所示，使得在單晶的n型GaN層5上僅留下開口部分的凹坑。
(工序6)其次，在藍寶石基板1上，在800～1000℃的基板溫度下，在已形成了n型GaN層5的整個面上進行外延生長，從基板面開始以n型AlGaN層7、非摻雜GaInN層8、p型AlGaN層9、p型GaN10的順序進行迭層。接著還要在p型GaN層上邊用相同的外延生長工序形成已形成了A(N和AlGaN的迭層構造11的外延層。這樣就分別在n型GaN5的正上邊形成單晶的優(yōu)質外延層12，在借助于工序5的研磨面露出來的藍寶石上形成多晶高阻絕緣層13(圖7)。在n型GaN層5上邊，形成AlGaN/GaInN的雙導質結構造，而在其上方則形成了由迭層構造11構成的分布反射鏡(Distributed Bragg Reflector，(DBR))。
(工序7)在外延層12的表面上進行熱退火或進行電子光照射，直到達到p型AlGaN層9的深度(圖8)。通過采用這種處理，使得在此最上邊的表面上可以形成優(yōu)良的p型歐姆接觸層。
(工序8)在外延層12和絕緣層13的整個表面上形成p型電極14(圖9)。
(工序9)在圖9中，先機械性的研磨藍寶石基板1的背面，然后再施行化學腐蝕，在腐蝕到露出n型GaN層5的時刻停止腐蝕(圖10)。這樣可以使n型GaN層5露出來而無需對藍寶石基板進行開孔加工。
(工序10)留下一已裸露出來的N型GaN層5的與藍寶石基板進行接合的周邊部分，除掉n型GaN層5直到使n型AlGaN層7露出來。如圖11所示，用此除去而形成的開口部分15將成為發(fā)射激光的窗口。在從作為激光區(qū)域的n型包層7到反射鏡11的外延層為圓筒形狀的情況下，n型GaN層5將形成n型的歐姆接觸層，形狀為面包圈形。由于不需要在難于加工的藍寶石基板上開口的工序，就可以在易于進行開孔加工的n型GaN層5的半導體層上開口，故易于形成激光的發(fā)射窗口。
(工序11)用蒸鍍等技術，在圖11中已在開口部分15里露出來的n型AlGaN層7整個面上形成由ErO和SiO2的迭層等組成的介電膜16(圖12)。該介電膜16與反射鏡11形成一對將成為構成共振器的反射鏡。
(工序12)除去介電膜16部分之外，在藍寶石基板1的主面1B的整個面與形成n型電極17(圖13)，使之與n型GaN層5形成歐姆接觸。n型GaN層5與基板1幾乎形成同一平面，n型電極17在該平面上可容易且確定可靠地連接到n型GaN層5上去。在圖13的各個激光二極管的器件區(qū)域18將形成產(chǎn)生短波長激光的圖1的裝置構造。
應用這樣的制造工序，可以以良好的重復性容易地制得從紫外線到綠色光這一范圍的短波長的半導體激光二極管。這種短波長光激光二極管可期待著用于動畫、防衛(wèi)、信息通信等廣泛的領域。
此外，在從圖2到圖13的制造工序中，可以同一工序形成多個單獨的裝置器件。如圖14那樣，可以形成把圖1的激光二極管的器件區(qū)域18排列為二維的集成式激光二極管。通過采用把形成其上面和下面的電極作為規(guī)立的布線構造的辦法。可以使這樣的多個激光器構造各個獨定地動作或者每次以兩個以上為一組地動作，易于實現(xiàn)單片集成化。
再者，這種集成式激光二極管可用一個芯片構成，并可裝配到別的系統(tǒng)上去。由于把藍寶石用作基板，故機械強度高，加工處理時可減小破損。面且由于散熱性也好，故易于使激光器工作時所產(chǎn)生的熱散出去。因此，可以防止因產(chǎn)生熱而引起的激光器振蕩的工作異常。
在圖1的半導體激光二極管中，激光器區(qū)域被形成為圓筒形。但決不受限于此，可以是四方柱形，也可以是迭層于n型接觸層5的上方的構造。
此外，作為基板材料用的是藍寶石，但除此之外也可以用MgO、或MgAl2O4(尖晶石)等的絕緣物質。
此外，在工序9(圖10)中，也可研磨藍寶石基板直到n型GaN層5與藍寶石基板1形成為同一平面。結果是在圖1中，n型包層7的下面與n型接觸層5的露出面5A以及藍寶石基板1的主面1B形成為大體上位于同平面I-I，且n型接觸層5的露出面5A被構成為是從基板1的主面的端邊18連續(xù)到n型包層7的平面。
實施例2圖15是一個構成剖面圖，它示出了圖1的半導體激光二極管的變形例。在n型GaN接觸層5中發(fā)射激光的開口部分15內(nèi)的內(nèi)側面被形成為從藍寶石基板的端邊18到n型AlGaN包層7進行傾斜。在開口部分15的端邊18為圓形的情況下，這個面形成為碗狀，并在作為其底部的n型AlGaN包層7上整體地設有反射鏡16。而n電極則介以端邊18，用開口部分15的整個側面從藍寶石基板1到n型GaN接觸層5形成接觸。其他部分，用與圖1的半導體激光二極管相同的材料形成相同的構成。
另外，本半導體激光二極管的制造工序與實施例1中的工序1到工序10相同，在研磨了圖11的開口部分15的側面之后，使n型GaN層5形成為具有從基板1向n型AlGaN層7錐狀連續(xù)的面。之后，在n型AlGaN7的在開口部分15上露出來的面上形成介電膜反射鏡16，在藍寶石基板1的n型GaN層5的表面上形成電極。
如圖15那樣，由于形成了n型GaN接觸層5，故n電極17與n型GaN層5之間的接觸面積變大，可使其接觸電阻降低。因而變成為可產(chǎn)生優(yōu)良的激光振蕩。另外，由于連接工藝也被構成為使藍寶石基板1的面與n型GaN層5的面介以端邊18連續(xù)，故也不存在難于形成電極的階差，n電極17得以容易且確實可靠地連接到n型GaN層5上。
作為另外一個變形例，雖然圖中沒有畫出來，在圖1的激光二極管構造中，n型GaN接觸層5的面可以凸出于藍寶石基板1的表面，也可凹陷于藍寶石基板1的表面以使得n型GaN層5以其端邊18為邊界具有與藍寶石基板1的面連續(xù)的面。
實施例3圖16是一剖面圖，它示出了本實施例的半導體激光二極管的構成。圖中，在n型GaN層5上邊形成有n型AlGaN包層7，非摻雜GaN層8，p型AlGaN包層9，p型GaN接觸層10和p型半導體反射鏡11的迭層，并構成為用藍寶石基板1把上述從n型GaN層5到半導體反射鏡的迭層構造的整個側面覆蓋起來。另外，n型GaN接觸層5把從n型AlGaN包層7到p型AlGaN包層9的任意高度的側面覆蓋起來。除此之外，應用與圖1的半導體激光二極管相同的材料作成相同的構造。
其次，對這種半導體激光二極管的制造方法進行說明。圖17是用來說明其制造方法的剖面圖。另外，與實施例1中的從工序1(圖2)到工序5(圖6)相同。但是，開口部分4形成得比圖4的開口深，并研磨保護膜2。
如圖17(A)所示，要從藍寶石基板1的開口部分4上部對其側面再次進行研磨以除掉n型GaN層5。雖然可以把開口部分4的側面的n型GaN層5全部削除，但n型GaN層5也可以從開口部分4的底部起留下規(guī)定的高度。
在圖17(B)中，如同充填其凹陷部分那樣，從其底部開始，順次生長n型AlGaN層7、非摻雜GaInN層8、p型AlGaN層9、p型GaN層10以及使AlN和AlGaN迭層而形成反射鏡11的外延層12。這時借助于使用分子來外延生長法(Molecular BeamEpitaxial(MBE))，使得僅僅在n型GaN層5上邊形成外延層，在藍寶石基板1上邊淀積多晶半導體層19而不形成外延層。此外，殘存于開口部分4側面上的n型GaN層5可以留下一個使之與p型GaN層10連接不上的高度，例如如圖所示，將基高度形成為使p型AlGaN層8把n型GaN層5覆蓋住。
此外在圖17(C)中，機械性地研磨藍寶石基板1的表面，使反射鏡11與藍寶石基板1表面變成同一平面。除掉所有的多晶半導體層19。
其后，如圖17(D)所示，在外延層12和藍寶石基板1的整個表面上形成p電極14。工序(D)相當于實施例1的(工序8)，從此(D)工序往后，直到在基板背面一側形成n電極的制造工序與實施例1的(工序9)以下完全相同進行，從而制得了圖16的半導體激光二極管的器件構造。
圖16的激光二極管形成為從n型GaN層5到p型半導體反射鏡11的迭層構造的側面全部被藍寶石基板1覆蓋起來的構造，其絕緣性比圖1的由多晶半導體構成的絕緣層13要大的多。因此防止在激光器產(chǎn)生振蕩的動作時在外延層以外的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電流的狹窄功能非常出色，故可以得到效率好的高性能的激光振蕩。此外，對于散熱性來說，由于藍寶石也比多晶半導體的絕緣層好，故可以把激光器振蕩時所產(chǎn)生的熱容易地散出去，可以防止因產(chǎn)生熱而引起的激光器振蕩的協(xié)作異常。
此外，除去藍寶石之外，即使應用MgO、或MgAl2CO4(尖晶石)等的絕緣物質也可得到同樣的效果。
還有，也可把n型GaN接觸層5的形狀的構成為圖15的激光二極管中的那種形狀。
實施例4圖18是示于本實施例中的另一種半導體激光二極管的構成剖面圖。圖中示出了以有開口部分31A的藍寶石基板31、作為第1接觸層的n型GaN緩沖層32、作為第1包層的n型AlGaN包層33、非摻雜GaInN活性層34、作為第2包層的p型AlGaAs包層35、n型阻擋層36、作為第2接觸層的p型GaN接觸層37的順序進行迭層后的構造。另外，產(chǎn)生激光振蕩的區(qū)域采用n型AlGaN包層33、非摻雜GaInN活性層34、p型AlGaN包層35和p型GaN接層36的迭層構造，并在n型AlGaN包層33的表面上相對地設置作為第1反射鏡的介電膜反射鏡28，在p型GaN接觸層37表央上設置作為第2掃射鏡的p型半導體反射鏡29，形成共振器，此外，在使介電膜反射鏡28露出到藍寶石基板31一側的大體上為圓筒狀的開口部分29和藍寶石基板1主面上設置n電極，在p型GaN接觸層37主面上設置p電極。
特別是使之形成從藍寶石基板31主面通到n型GaN緩沖層32的接觸孔38。使n電極穿通接觸孔38把n電極與n型GaN緩沖層32連接起來。這樣一來，由于給n電極和p電極加上了電壓，給作為激光振蕩區(qū)域的n型AlGaN包層33、非摻雜GaInN活性層34、p型AlGaN包層35、p型GaN接觸層36通上了電，故將使激光振蕩變?yōu)榭赡堋Ｓ谑?，將從開口部分29發(fā)射出短波長的激光。
此外，將用與圖18的設置了接觸孔38的情況相同的圖面圖示其他的應用例，但n型GaN緩沖層32與n電極之間的電氣接觸也可利用開口部分29上露出來的面代替接觸孔38，延長構成為介以開口部分29的側壁把n電極連接到n型GaN緩沖層32的露出面上去。
如以上說明的那樣，本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管由于具備埋設于基板中的由第1導電型半導體構成的第1接觸層且埋設得使之在絕緣性的基板主面上有露出面，故電極可以電連到該露出面上。因此激光器可以振蕩，取得可制得發(fā)射短波長光的半導體激光二極管的效果。
另外，上于第1接觸層的露出面被構成為從基板的主面端邊向第1包層連續(xù)的一個平面，故基板上的電極可從其端邊連續(xù)地連接到第1接觸層上。這樣一來，這種連接就變得容易且確實可靠，收到了可以獲得發(fā)射短波長光的高性能的半導體激光二極管的效果。特別是可以加大電極與第1接觸層的連接面積、減小接觸電阻。
此外，在這種半導體激光二極管中，由于半導體導被構成為用基板把相對于其迭層方向的側面蓋起來，故該半導本層區(qū)域以外的電流狹窄是可能的，收到可制得高性能的半導體激光二極管的效果。
另外，本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管被構成為上述基板的主面有使上述第1接觸層的一部分露出來的孔，且上述電極，連接到從該孔露出來的第1接觸層上，故在基板主面上形成的電極可以電連到第1接觸層上去。因而具有可使激光器振蕩、制得發(fā)射短波長光的半導體激光二極和的效果。
本發(fā)明所涉及的半導體激光二極管的制造方法應用在已形成于絕緣性的基板主面上的孔里使之埋進去那樣地形成由第1導電型半導體構成的第1半導體層的工序和研磨基板的背面直到使第1半導體層露出來的工序，使之成為可以在基板的背面上形成與第1半導體層連接的電極，進而在第1半導體層上，以成為包層的由第1導電型半導體構成的第2半導體層、成為活性層的第3半導體層、成為包層的由第2導電型半導體構成的第4半導體層的順序進行迭層的工序，使電極與第1包層連接。取得可制得發(fā)射短波長光的高性能的半導體激光二極管的效果。
另外，在這種半導體激光二極管的制造方法中，由于第2工序含有在基板上和在第1半導體層上生長外延層的工序，故具有在向第1半導體層上形成第2、第3和第4半導體層的同時，可以形成覆蓋將成為雙異質結構造的第2、第3和第4半導體層的使電流狹窄的層的效果。
此外，在這種半導體激光二極管的制造方法中，由于該第2工序定為在已埋入了第1半導體層的孔內(nèi)形成第2、第3和第4半導體層，故具有不需要另外的工序即可得到使電流狹窄的區(qū)域的效果。
權利要求
1，一種半導體激光二極管，其特征是它包括有孔的絕緣性基板、在上述基板的上述孔內(nèi)將其設置為在該基板的主面一側有露出面的由第1導電型半導體構成的第1接觸層、以由第1導電型半導體構成的第1包層、活性層、由第2導電型半電體構成的第2包層、由第2導電型半導體構成的第2接觸層的順序進行迭層而構成、且形成為使上述第1包層與上術第1接觸層進行接合的半導體層、其中在上述第1接觸層上設置有使上述第1包層在上述基板的主面一側露出來的開口部分，在上述開口中在第1包層的表面上形成的第1反射鏡、在上述半導體層的第2接觸層上形成為使之與該節(jié)1反射鏡相對的第2反射鏡、在上述基板的主面上形成為使之與上述第1接觸層的露出面連接的電極。
2.權利要求1所述的半導體激光二極管，其特征是第1接觸層的露出面被構成為使之成為與基板主面的端邊連續(xù)的大體上同一平面。
3.權利要求1所述的半導體激光二極管，其特征是第1接觸層的露出面被構成為由從基板主面的端邊向第1包層連續(xù)的平面構成的平面。
4.權利要求1所述的半導體激光二極管，其特征是半導體層被構成為使其側面為基板所覆蓋。
5.一種半導體激光二極管，其特征是它包括在主面上有開口部分的絕緣性基板，在上述基板上形成的由第1導電型半導體構成的第1接觸層、以由第1導電型半導體構成的第1包層、活性層、由第2導導型半導體構成的第2包層、由第2導電型半導體構成的第2接觸層的順序進行迭層而構成、并形成為使上述第1包層成為上述基板的上述開口部分的底面，同時與上述第1接觸層接合的半導體層、在上述開口部分的底面中的第1包層上形成的第1反射鏡、與該第1反射鏡相對地，形成在上述半導體層中的第2接觸層上的第2反射鏡、在上述基板的主面上形成的電極，應用電連方法把介以上述絕緣基板而形成的上述電極與上述第1接觸層連接起來。
6.權利要求5所述的半導體激光二極管，其特征是使電極和第1接觸層進行電連的方法用在上述基板上形成的接觸孔或基板的上述開口部分將電極延長而構成。
7.權利要求1到權利要求6的任一權利要求中所述的半導體激光二極管，其特征是第1和第2接觸層、第1和第2包層以及活性層內(nèi)含氮化 的半導體構成。
8.權利要求7所述的半導體激光二極管，其特征是基板用藍寶石構成。
9.一種半導體激光二極管的制造方法，其特征是包括下述工序，第1工序，用于在形成于絕緣性基板主面上的孔里形成由第1導電型半導體構成的第1半導體層，使之埋入孔內(nèi)，第2工序，用于在上述第1半導體層上邊，以將成為包層的由第1導電型半導體構成的第2半導體層、將成為活性層的第3半導全層、將成為包層的由第2導電型半導體構成的第4半導體層的順序進行迭層，第3工序，用于研磨上述基板的背面，直到使上述第1半導體層露出來，第4工序，用于在從上述基板背面露了出來的第1半導體層的那一面內(nèi)形成使上述第2半導體層露出來的孔。
10.權利要求9所述的半導體激光二極管的制造方法，其特征是第2工序含有在基板上和第1半導體層上邊生長外延層的工序。
11.權利要求9所述的半導體激光二極管的制造方法，其特征是第2工序定為使第2、第3和第4半導體層形成于已經(jīng)埋入了第1半導體層的孔內(nèi)。
12.權利要求9到權利要求11的任一權利要求所述的半導體激光二極管的制造方法，其特征是，第1、第2、第3、和第4半導體層由含氮化家的半導體構成。
全文摘要
本發(fā)明的目的是制得一種發(fā)射從紫外到綠色光這一范圍的短波長光的高性能的半導體激光二極管和提供其制造方法。其構成是先在藍寶石基板1上邊形成n型GaN接觸層5，然后在此n型GaN接觸層5上邊形成把n型AlGaN層7、非摻雜GaN活性層8、p型AlGaN包層9、p型GaN接觸層10、p型半導體反射鏡11迭層起來的外延層。這樣一來，藍寶石基板1的背面和n型接觸層5的面連續(xù)地構成為幾乎同一平面，并在此同一平面上形成與n型接觸層5連接的電極。
文檔編號H01S5/183GK1136720SQ9610202
公開日1996年11月27日 申請日期1996年2月15日 優(yōu)先權日1995年4月28日
發(fā)明者早藤紀生, 川津善平 申請人:三菱電機株式會社