專利名稱：能抑制驅(qū)動(dòng)電流改變的光反射半導(dǎo)體元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光發(fā)射半導(dǎo)體元件，特別涉及一種用在光盤系統(tǒng)中作為光源的光發(fā)射半導(dǎo)體元件，如AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體元件元件。
普通的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件包含一個(gè)第一導(dǎo)電型襯底。一個(gè)第一導(dǎo)電型包層、一個(gè)有源層和一個(gè)第二導(dǎo)電型包層依次形成在第一導(dǎo)電型襯底上以形成一個(gè)雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。一個(gè)中間層生長(zhǎng)在第二導(dǎo)電型包層上。一個(gè)接觸層生長(zhǎng)在該中間層上。中間層降低了在第二導(dǎo)電型包層和接觸層邊界的價(jià)帶的能壘。日本專利特開平8-15228(或特開昭62-200786)公開這種激光器元件。
光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件在高溫下被安裝在散熱片或管座上以形成激光器元件。因?yàn)楣獍l(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的熱膨脹系數(shù)和散熱片或管座的熱膨脹系數(shù)不同，因此在常溫下光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件會(huì)受到來(lái)自散熱片或管座的應(yīng)力。該應(yīng)力引起光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件形變。形變?cè)龃罅蓑?qū)動(dòng)電流，該驅(qū)動(dòng)電流被用來(lái)驅(qū)動(dòng)光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。每一個(gè)光發(fā)射半導(dǎo)體和其它半導(dǎo)體的形變大小不同，因此對(duì)具有相同結(jié)構(gòu)的所有光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件來(lái)說(shuō)，它們的驅(qū)動(dòng)電流不同。也就是說(shuō)，光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的電特性是不同的。
本發(fā)明第一目的是提供一種在安裝到散熱片或管座前后電特性沒(méi)有實(shí)質(zhì)改變的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
本發(fā)明第二目的是提供一種具有穩(wěn)定電特性的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
本發(fā)明第三目的是提供一種在安裝到散熱片或管座前后由固定電流驅(qū)動(dòng)的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
本發(fā)明第四目的是提供一種由低電壓驅(qū)動(dòng)的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
本發(fā)明的其它目的在下文的描述過(guò)程中將被闡述清楚。
根據(jù)本發(fā)明的要點(diǎn)，光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件包含一個(gè)具有第一導(dǎo)電型和第一晶格常數(shù)的半導(dǎo)體襯底。一個(gè)包層被用在生長(zhǎng)在半導(dǎo)體襯底且具有第二導(dǎo)電型的雙異質(zhì)結(jié)上。中間層形成于包層上。在包層或中間層中加入一個(gè)第一附加層，該第一附加層具有不同于第一晶格常數(shù)的第二晶格常數(shù)。


圖1A-1E示出了用來(lái)描述制造過(guò)程步驟的普通光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的截面圖。
圖2示出了圖1中的包含光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的普通激光器元件的透視圖。
圖3示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的截面圖。
圖4A-4E示出了用來(lái)描述制造過(guò)程步驟的圖3的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的截面圖。
圖5示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的截面圖。
圖6示出了圖5中的光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的能帶結(jié)構(gòu)。
圖7示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的截面圖。
參閱圖1A-1E和圖2，為了更好地理解本發(fā)明首先描述普通光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
圖1A-1E示出了制造普通AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的制造過(guò)程步驟。一般用分子束外延(MBE)方法或金屬有機(jī)物氣相外延(MOVPE)方法來(lái)生長(zhǎng)AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。在此，適于大規(guī)模生產(chǎn)的MOVPE方法被用制造工藝中。下面將描述該制造工藝。
首先，圖1中所示的n型半導(dǎo)體襯底11被放入生長(zhǎng)室(圖中沒(méi)有標(biāo)出)用來(lái)生長(zhǎng)AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。半導(dǎo)體襯底11具有第一晶格常數(shù)。
接下來(lái)，n型半導(dǎo)體襯底11被加熱到700℃進(jìn)行外延生長(zhǎng)。結(jié)果，n型GaAs緩沖層12、n型AlGaInP包層13、有源層14、p型AlGaInP下包層15、腐蝕阻擋層16、p型AlGaInP上包層17和p型GaInP中間層18順序淀積在n型半導(dǎo)體襯底11上。N型AlGaInP包層13、有源層14、和p型AlGaInP下包層15構(gòu)成雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)2。除有源層14外，所有淀積層都具有相同的晶格常數(shù)--第一晶格常數(shù)。
在圖1C中，二氧化硅(SiO2)薄膜19通過(guò)化學(xué)氣相淀積(CVD)方法淀積在p型GaInP中間層18上，且被刻蝕形成沿由紙面向后方向延伸的條紋的掩膜。通過(guò)掩膜來(lái)刻蝕p型GaInP中間層18和p型AlGaInP上包層17以形成條紋平臺(tái)?？涛g阻擋層16阻擋刻蝕。
在圖1D中，n型GaAs電流阻擋層20可選擇地生長(zhǎng)在刻蝕阻擋層16、p型AlGaInP上包層17和通過(guò)第二次外延生長(zhǎng)的p型GaInP中間層18的裸露表面上。在第二次外延后，由SiO2薄膜構(gòu)成的掩膜19被除去。
在圖1E中，p型GaAs接觸層21生長(zhǎng)在p型GaInP中間層18和通過(guò)第三次外延生長(zhǎng)的n型GaAs電流阻擋層20上。P側(cè)電極22和n側(cè)電極23分別被固定在p型接觸層21的上表面和n型半導(dǎo)體襯底11的背面。
按照這種方法完成AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的制造過(guò)程。
在這種結(jié)構(gòu)中，p型GaInP中間層18減小了位于p型AlGaInP上包層17和p型GaAs接觸層19的邊界上的能壘以減小電阻。P型AlGaInP上包層17和p型GaInP中間層18在邊界處具有約200meV的第一能壘。P型GaInP中間層18和p型接觸層21在邊界處具有約300meV的第二能壘。因此，p型AlGaInP上包層17和p型GaInP中間層18一定具有較高的載流子濃度使得第一和第二能壘成為非常薄。
在圖2中，激光器元件25具有被安裝到散熱片26上的AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。散熱片26被安裝到具有接線柱28的管座27上。導(dǎo)線29連接AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件和接線柱28。AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件也可以不通過(guò)散熱片26而直接安裝在管座27上。
通過(guò)這種方法，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)當(dāng)AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件裝配到激光器元件中它的驅(qū)動(dòng)電流增加了。驅(qū)動(dòng)電流的增加依賴于裝配到激光器元件的條件。換句話說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電流的增加依賴于散熱片或管座施加到AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的應(yīng)力。再者，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流沿條紋方向不均勻地注入p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層中?？梢栽O(shè)想驅(qū)動(dòng)電流的增加是由下面的機(jī)制引起的。
AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件在300℃通過(guò)熔化安裝到散熱片上。AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的熱膨脹系數(shù)和散熱片的熱膨脹系數(shù)不同。因此，在熔化后當(dāng)AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的溫度降到正常溫度時(shí)，AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件會(huì)受到來(lái)自散熱片的應(yīng)力。這種應(yīng)力依賴于AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件和散熱片的結(jié)合狀態(tài)，并且沿條紋方向不相等地施加給p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層。因此，p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層沿條紋方向存在不同的形變。
另一方面，我們知道在光發(fā)射半導(dǎo)體元件(象通過(guò)MOVPE方法生長(zhǎng)的AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件)的外延層中，氫是不適宜引入的。氫很容易分解p型摻雜劑和V族元素的結(jié)合，從而和V族元素結(jié)合。再者，進(jìn)入外延層的氫減小了載流子的濃度和p型摻雜劑的活性比例。另外，進(jìn)入外延層的氫的擴(kuò)散依賴于外延層形變的大小。
因此，當(dāng)p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層的形變沿條紋方向不同時(shí)，進(jìn)入到p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層的氫的濃度沿條紋方向是不等的。這意味著p型GaInP中間層和p型AlGaInP包層的載流子濃度沿條紋方向是不等的。也就是說(shuō)，第一和第二能壘沿條紋方向是不等的。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電流沿條紋方向不均勻而且是增加地注入AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件中。
參閱圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例我們將描述光發(fā)射半導(dǎo)體元件。相似的部分將用附圖標(biāo)記來(lái)表示。
在圖3中，光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件是AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件包含位于p型AlGaInP上包層17和p型GaInP中間層18之間的p型AlGaInP應(yīng)變中間層31。p型GaInP應(yīng)變層32位于p型GaInP中間層18和p型GaAs接觸層21之間。P型AlGaInP應(yīng)變包層31具有比第一晶格常數(shù)大的第二晶格常數(shù)。類似地，p型GaInP具有比第一晶格常數(shù)大的第三晶格常數(shù)。
p型AlGaInP下包層15，刻蝕阻擋層16，p型AlGaInP上包層17和p型AlGaInP應(yīng)變包層31一般地被稱作p型包層。P型GaInP中間層18和p型GaInP應(yīng)變中間層32一般地被稱作中間層。
圖4A-4E示出了圖3中的AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的制作過(guò)程的步驟。制作過(guò)程中的外延是通過(guò)MOVPE在減壓生長(zhǎng)室中在700℃下進(jìn)行的。在MOVPE方法中，所用的材料是三甲基銦(TMIn)，三甲基鋁(TMAl)，三甲基鎵(TMGa)，二甲基鋅(DEZn)，乙硅烷(Si2H6)，磷化氫(PH3)，砷化三氫(AsH3)等。
在圖4A中，n型GaAs襯底用來(lái)生長(zhǎng)AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件。
在圖4B中，n型緩沖層12，n型AlGaInP包層13，有源層14,p型AlGaInP下包層15，刻蝕阻擋層16,p型AlGaInP上包層17,p型AlGaInP應(yīng)變包層31,p型GaInP中間層18和p型GaInP應(yīng)變中間層32通過(guò)第一次外延生長(zhǎng)順序形成于n型GaAs襯底上。
P型AlGaInP應(yīng)變包層31具有因第一晶格常數(shù)和第二晶格常數(shù)不同造成的第一應(yīng)變。第一應(yīng)變比由激光器的散熱片施加給AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的形變大。如果形變是彈性形變，則第一應(yīng)變是壓縮應(yīng)變。第一應(yīng)變小于在p型AlGaInP應(yīng)變包層31中引起晶格缺陷的第一極限。類似地，p型GaInP應(yīng)變中間層32具有因第一晶格常數(shù)和第二晶格常數(shù)不同而造成的第二應(yīng)變。第二應(yīng)變大于由散熱片造成的形變。如果形變是彈性形變，則第二應(yīng)變是壓縮形變。第二應(yīng)變小于第二極限，在p型GaInP應(yīng)變中間層32中該極限引起晶格缺陷。
例如，當(dāng)散熱片的熱膨脹系數(shù)是4×10-6/°K左右，AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的熱膨脹系數(shù)是6×10-6/°K左右時(shí)，散熱片施加給AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件的外延層最大彈性形變0.06％。因此，可以預(yù)料第一和第二應(yīng)變是在0.1％-0.7％之間的壓縮應(yīng)變。
第一應(yīng)變和第二應(yīng)變通過(guò)改變每一層的組成比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)鎵(Ga)和銦(In)的比例為0.516∶0.484(接近于0.5∶0.5)時(shí)，GaInP的晶格常數(shù)和GaAs襯底的晶格常數(shù)匹配。當(dāng)比例為0.45∶0.55時(shí)，GaInP有0.5％的應(yīng)變。類似地，在AlGaInP中通過(guò)改變鋁(Al)和鎵(Ga)與銦(In)的比例，可以形成預(yù)期的應(yīng)變。
由于是用MOVPE方法生長(zhǎng)，第一和第二應(yīng)變均勻地分布在晶體表面上。也就是說(shuō)，第一和第二應(yīng)變沿條紋方向均勻分布。
最好在不降低晶體質(zhì)量的條件下，使中間層具有最高可能的載流子濃度，以減小p型包層和p型接觸層邊界處的能壘。最好，載流子濃度大于1×1018cm-3。再者，p型GaInP應(yīng)變中間層32小于臨界厚度以便晶體質(zhì)量不受損。p型GaInP應(yīng)變中間層32的厚度最好小于200nm。
在圖4C中，由SiO2薄膜構(gòu)成的掩膜19生長(zhǎng)在p型GaInP應(yīng)變中間層32上。用H2SO4刻蝕劑刻蝕P型GaInP應(yīng)變中間層32、p型GaInP中間層18、p型AlGaInP應(yīng)變包層31和p型AlGaInP上包層17以形成條紋平臺(tái)。
在圖4D中，通過(guò)第二次外延生長(zhǎng)，在n型GaAs電流阻擋層20選擇性地生長(zhǎng)在除掩膜層外的暴露表面后，掩膜層被除去以暴露p型GaInP應(yīng)變中間層32。
在圖4E中，通過(guò)第三次外延生長(zhǎng)，p型GaAs接觸層21生長(zhǎng)在n型GaAs電流阻擋層20的p型GaInP應(yīng)變中間層32上。P側(cè)電極21固定在p型GaAs接觸層21上，n側(cè)電極23固定在n型GaAs襯底11的表面上。
在300℃下通過(guò)熔化，將圖4E的AlGaInP可見光發(fā)射半導(dǎo)體激光器元件安裝到散熱片上。散熱片通過(guò)熔化裝入金屬管座內(nèi)。這樣，激光器元件就做好了。
在這種激光器元件的結(jié)構(gòu)中，第一應(yīng)變和第二應(yīng)變大于由散熱片造成的形變且沿條紋方向是均勻的。因此，第一和第二應(yīng)變存在于由散熱片造成的形變中。結(jié)果，在裝入激光器元件前后，驅(qū)動(dòng)電流實(shí)際上是一個(gè)常數(shù)。也就是說(shuō)，激光器元件具有良好的電特性。另外，當(dāng)?shù)谝缓偷诙?yīng)變是壓縮應(yīng)變時(shí)，它們減小了位于p型AlGaInP上包層17和p型GaInP中間層18以及位于p型GaInP中間層18和p型GaAs接觸層21邊界處價(jià)帶的第一和第二能壘。
因?yàn)閜型AlGaInP應(yīng)變包層31具有象上面描述的在厚度方向是均勻的第一應(yīng)變，所以第一應(yīng)變?cè)诤穸确较蚩梢愿淖?。P型包層在中間層的側(cè)面具有較大的應(yīng)變足以達(dá)到本發(fā)明的效果。類似地，p型AlGaP應(yīng)變包層32具有象上面描述的在厚度方向是均勻的第二應(yīng)變，所以第二應(yīng)變?cè)诤穸确较蚩梢愿淖?。中間層在p型GaAs接觸層21的側(cè)面具有較大的應(yīng)變也足以達(dá)到本發(fā)明的效果。
存在一種情況即載流子流量的減小是由第一能壘和第二能壘之一決定的。這是因?yàn)榈谝换虻诙軌臼怯蓀型包層、中間層和p型GaAs接觸層21的載流子濃度決定的。在這種情況下，p型AlGaInP應(yīng)變包層31或p型GaInP中間層32不是必需的。
P型GaInP中間層32不是必須挨著p型GaAs接觸層21。例如，P型GaInP中間層32可以在p型GaInP中間層18和p型GaInP應(yīng)變包層31之間。再者，P型GaInP中間層32可以在p型GaInP中間層內(nèi)。
由于p型GaInP應(yīng)變中間層32的存在，p型GaInP中間層可以省略。換句話說(shuō)，中間層可以只包括p型GaInP應(yīng)變中間層。中間層可以是p型AlGaInP中間層(沒(méi)有示出)而不是p型GaInP應(yīng)變中間層32。在這種情況下，p型AlGaInP中間層的鋁組份比例必須小于p型AlGaInP是包層17的鋁的組份比例。在厚度方向鋁的組份比例可以改變，象由p型AlGaInP應(yīng)變包層31一側(cè)到p型GaAs接觸層21逐漸減小。鋁對(duì)鎵的比例決定了AlGaInP層的帶寬并且主要決定它的晶格常數(shù)。AlGaInP的晶格常數(shù)幾乎取決于鋁和鎵與銦的比例。
P型AlGaInP中間層可以被用來(lái)代替p型GaInP中間層18。在這種情況下，在厚度方向P型AlGaInP中間層鋁組份比例可以改變，由p型AlGaInP應(yīng)變包層31一側(cè)到p型GaAs接觸層21逐漸減小。
P型GaAs接觸層21可以分兩步來(lái)生長(zhǎng)。第一步，在象圖4B所示的第一次外延生長(zhǎng)后，第一p型GaAs接觸層淀積在p型GaInP中間層32上。然后，重復(fù)象圖4C-4E所示的相同過(guò)程。也就是說(shuō)，相應(yīng)于第二步通過(guò)第三次外延，生長(zhǎng)第二p型GaAs接觸層。在這種情況下，p型GaInP應(yīng)變中間層32是更加有效的，因?yàn)樵诘谝淮瓮庋雍偷诙沃g它沒(méi)有暴露在大氣中并且在第三次外延中避免了熱損傷。
參閱圖5，下面將描述本發(fā)明第二實(shí)施例中的光發(fā)射半導(dǎo)體元件。
在圖5中，光發(fā)射半導(dǎo)體元件在p型AlGaInP包層17和p型GaAs接觸層21之間有一p型GaInP應(yīng)變補(bǔ)償中間層51。p型GaInP應(yīng)變補(bǔ)償中間層51由第一補(bǔ)償應(yīng)變層51a、抗拉應(yīng)變層51b和第二補(bǔ)償應(yīng)變層51c組成，使其具有如圖6所示的能帶結(jié)構(gòu)。這種能帶結(jié)構(gòu)被稱作應(yīng)變補(bǔ)償型。與單個(gè)補(bǔ)償應(yīng)變層被用作p型GaInP補(bǔ)償中間層51相比，第一和第二補(bǔ)償應(yīng)變層51a和51c具有較大的補(bǔ)償應(yīng)變。這是因?yàn)榭估瓚?yīng)變層51b位于第一和第二補(bǔ)償應(yīng)變層51a和51c之間。第一和第二補(bǔ)償應(yīng)變層51a和51c的晶格常數(shù)大于第一晶格常數(shù)。抗拉應(yīng)變層51b具有比第一晶格常數(shù)小的第四晶格常數(shù)。因此，即使p型GaInP應(yīng)變補(bǔ)償中間層51受到來(lái)自散熱片的預(yù)想不到較大應(yīng)力，它也可以抑制這種應(yīng)力的影響。
盡管中間層是具有三個(gè)應(yīng)變層51a,51b,51c的p型GaInP應(yīng)變補(bǔ)償中間層51，但是它可以分別具有壓縮應(yīng)變和抗拉應(yīng)變兩層應(yīng)變層。光發(fā)射半導(dǎo)體元件可以有p型AlGaInP包層31和p型GaInP中間層18。p型GaInP應(yīng)變補(bǔ)償中間層51具有在厚度方向變化的應(yīng)變。類似地，p型GaInP中間層18具有在厚度方向變化的應(yīng)變。AlGaInP可以充當(dāng)中間層。在這種情況下，中間層中的鋁的構(gòu)成比例在厚度方向可以改變。
參閱圖7，我們將描述本發(fā)明第三實(shí)施例中的光發(fā)射半導(dǎo)體元件。
在圖7中，光發(fā)射半導(dǎo)體元件具有一個(gè)表面相對(duì)于(001)晶面傾斜2度的傾斜襯底71。例如，傾斜襯底71是由(001)晶面朝[110]方向傾斜15.8度的n型GaAs襯底。
通常，通過(guò)MOVPE生長(zhǎng)在傾斜襯底71上的GaInP和AlGaInP的帶寬大于生長(zhǎng)在非傾斜襯底上的GaInP和AlGaInP的帶寬。結(jié)果，通過(guò)使用傾斜襯底，激光器元件具有650nm的短波長(zhǎng)。然而，傾斜襯底71增加了p型AlGaInP上包層17和p型GaAs接觸層21之間的能帶不連續(xù)性。這使得沿條紋方向不均勻地注入到光發(fā)射半導(dǎo)體元件中的驅(qū)動(dòng)電流變得非常明顯。
根據(jù)本實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)電流不均勻地注入具有傾斜襯底71的光發(fā)射半導(dǎo)體器件中，因?yàn)閜型AlGaInP應(yīng)變包層31和p型GaInP應(yīng)變中間層32抑制了散熱片造成的不相等形變的影響。結(jié)果，光發(fā)射半導(dǎo)體器件具有穩(wěn)定的特性。
P型AlGaInP應(yīng)變包層31和p型GaInP應(yīng)變中間層32可以用第二實(shí)施例中的p型應(yīng)變補(bǔ)償GaInP中間層16代替。
雖然結(jié)合實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于在工藝中的這些技術(shù)也可以采用其它方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，生長(zhǎng)方法可以是MBE方法。
根據(jù)本發(fā)明，在激光器元件裝配后，驅(qū)動(dòng)電流并不增加。結(jié)果，激光器可以在高溫下工作且提高了工作的可靠性。
另外，因?yàn)槟軌緶p小了且載流子很容易在激光器元件中運(yùn)動(dòng)，所以降低了工作電壓和電功耗。
權(quán)利要求
1．一種光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于，其中包括具有第一導(dǎo)電型和第一晶格常數(shù)的半導(dǎo)體襯底，用于在所述半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)雙異質(zhì)結(jié)的具有第二導(dǎo)電型的包層，生長(zhǎng)在所述包層上的中間層，和加進(jìn)到所述包層或者所述中間層中的第一附加層，該附加層具有不同于第一晶格常數(shù)的第二晶格常數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于，所述的第一附加層加到所述的包層中，所述的第一附加層緊挨所述中間層。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件還包括生長(zhǎng)在所述中間層上的接觸層，所述第一附加層加到所述中間層中，所述的第一附加層緊挨所述中間層。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件還包括生長(zhǎng)在中間層上的接觸層，所述第一附加層加到所述中間層中，所述第一附加層遠(yuǎn)離所述的包層和所述接接觸層。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第二晶格常數(shù)大于第一晶格常數(shù)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第二晶格常數(shù)在厚度方向上把第一晶格常數(shù)變成大于第一晶格常數(shù)的預(yù)定晶格常數(shù)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件安裝到散熱片上以形成激光器元件，所述第一附加層產(chǎn)生比因散熱片所引起的形變還大的應(yīng)變。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第一附加層加到所述包層中，第二附加層加到所述具有不同于第一晶格常數(shù)的第三晶格常數(shù)的中間層中。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第一附加層緊挨所述中間層。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件還包括生長(zhǎng)在中間層上的接觸層，所述第二附加層緊挨所述接觸層。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第二晶格常數(shù)和所述第三晶格常數(shù)均大于第一晶格常數(shù)。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述包層和所述中間層之一由所述第一附加層替代。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第一附加層加到所述中間層中，所述第二晶格常數(shù)大于第一晶格常數(shù)，光發(fā)射半導(dǎo)體元件還包括加到中間層中的第二附加層，該附加層緊挨第一附加層且具有比第一晶格常數(shù)小的第四晶格常數(shù)。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底的表面相對(duì)于(001)晶面傾斜2度。
15．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述第一附加層加到載流子濃度為1×1018cm-3的中間層中，所述第一附加層的厚度小于200nm。
16．根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件，其特征在于所述半導(dǎo)體襯底為GaAs襯底，所述雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)包括GaInP層和AlGaInP層，所述中間層是GaInP層或AlGaInP層，所述光發(fā)射半導(dǎo)體元件還包括一層接觸層，該接觸層是生長(zhǎng)在所述中間層上的GaAs層。
全文摘要
一種光發(fā)射半導(dǎo)體元件包括生長(zhǎng)在包層或中間層上的第一附加層。第一附加層的晶格常數(shù)不同于半導(dǎo)體襯底的第二晶格常數(shù)。光發(fā)射半導(dǎo)體元件安裝到散熱片上以形成激光器元件。散熱片使光發(fā)射結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變。在那里第一附加層產(chǎn)生應(yīng)變并且抑制形變的影響。
文檔編號(hào)H01S5/32GK1224260SQ98124880
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1998年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者大矢昌輝, 遠(yuǎn)藤健司 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社