[發明專利]第III族氮化物半導體激光器及其制造方法

無效

• 申請號: 02105992.6
• 申請日: 2002-04-12
• 公開（公告）號: CN1380727A
• 公開（公告）日: 2002-11-20
• 發明（設計）人: 渡邊溫;木村義則;太田啟之
• 申請（專利權）人: 先鋒株式會社
• 主分類號: H01S5/323
• 分類號: H01S5/323
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 韓宏

技術領域

本發明涉及一種具有多個第III族氮化物半導體結晶層的氮化物半導體激光器(以下，可以簡單地表示為裝置)，其中第III族結晶層氮化物半導體通過公式(Al_xGa_1-x)_1-yIn_yN(其中0≤x≤1，0≤y≤1)表示，載流子由電極提供。更具體地說本發明涉及一種第III族氮化物半導體激光器，它可以放射波長從紫外線到藍色變動的激光以及用于制造它的方法。

背景技術

用于半導體激光器的若干可允許的結構已經提出多年了。它們中有許多包括用于在與pn結平行的方向，也就是橫向上限制電流入射面積的結構，以及那些用于在橫向限制產生在激活層中的光的結構。那些結構一般地分解為二個類型：脊-型，也就是臺式-條紋型和內部條紋型，也就是內部電流節流型。

脊型半導體激光器具有據稱的脊型結構，其中條紋狀窄凸起形成在p-型引導層上面的區域內并且有一個p-側電極形成在該凸起上。這種類型的裝置需要脊結構的高精度的處理過程。這種處理過程由許多的步驟組成并且難于提高該裝置的制造產量。這是因為脊結構的尺寸顯著地影響用于振蕩和光束質量的門限電流。

同時，日本專利KokaiNO.Hei.11-261160公開了一種內部條型的第III族氮化物半導體激光器，它具有一對鍍層，一夾在鍍層之間的激活層以及具有條紋狀孔隙的電流壓縮(constricting)層，該壓縮層充當電流穿過該激活層的路徑。電流壓縮層是一個高電阻層，也就是說通過加熱非晶體的或聚-晶狀氮化物半導體層然后使該層結晶制成的。電流壓縮層由包含至少1×10²⁰cm^-3的雜質GaN組成。通過利用與在該層中的雜質能量狀態有關的光吸附效應，光線被限制在橫向。

然而，電流壓縮層的孔隙上的鍍層在不均勻的(坑坑洼洼的)基礎層上再生。結果，當包含II族Mg的p型氮化物半導體作為受主(acceptor)雜質在電流壓縮層上再生時，在孔隙的半導體層中，Mg濃度的分配是不均勻的，因此它的導電的性能降低。

在氮化物半導體情況下，當Mg濃度在一個很有限范圍之內時，可實現滿意的p-型導通。因此如果在Mg濃度的分配中有變動，p-型導通性能降低。

特別地，當p-型鍍層，通常是Al_xGa_1-xN：Mg(0.05≤x≤0.20)再生時，在孔隙的半導體層中的Mg的不均勻分布導致嚴重地負效果。也就是說，因為鍍層的能帶間隙比引導層的能帶間隙大，所以除非鍍層本身是均勻p-型層，否則對于載流注入的勢壘(在該情況下，是空穴)增加。此外，由于在p-型AlGaN的體電阻的增長，該裝置的串聯電阻增加了。換句話說，如果填充孔隙的半導體層是Mg摻雜AlGaN鍍層，p-型導通的降低直接影響所得到的裝置的伏安性質。

工作電流和電壓在內部條紋型激光器中可以降低，因為它同時在橫向提供電流注入面積限制和光線限制。

在控制光的傳輸模式中它表現了良好的性能，并且可以以高產量制造。和脊型激光器相比，內部條紋型激光器在熱耗散中顯示較好的性能，并且提供長使用壽命和高可靠性。盡管這些優點，但作為上述的問題還沒有解決，使用第III族氮化物半導體的內部條紋型半導體激光器還不是普及的。迄今為止只有脊型第III族氮化物半導體激光器成功地商業化。

發明概述

本發明已經解決了傳統的內部條紋型氮化物半導體激光器具有差的伏安性質的問題。因此，本發明的目的是提供一種可以在低強度電流和電壓條件下驅動的內部條型氮化物半導體激光器，便于制造并且在光線的橫模下工作穩定。

本發明提供一個第III族氮化物半導體激光器，具有一對相對的導引器和夾置在一個激活層與位于P型導引層中間的電流壓縮層之間的鍍層。