[發明專利]形成半導體光學器件的方法及半導體光學器件

有效

• 申請號: 201710028587.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106972345B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 渡邊孝幸
• 申請（專利權）人: 住友電工光電子器件創新株式會社
• 主分類號: H01S5/227
• 分類號: H01S5/227;H01S5/323
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;張蕓

本發明公開了一種半導體激光器二極管類型的掩埋異質結構(BH?LD)。LD設置有臺面、第一掩埋層和第二掩埋層，這里，掩埋層設置在臺面兩側，以使臺面頂部露出。臺面包括下包覆層、有源層和上包覆層，這里，包覆層具有彼此相反的導電類型，并與掩埋層結合地構成載流子限制結構。第二掩埋層具有與第一掩埋層的平坦面疊置的平坦面，并且掩埋層的平坦面的部分的厚度比除了平坦面之外的部分的厚度薄。

技術領域

本發明涉及一種形成半導體光學器件類型的半導體激光器二極管(LD)的方法以及由此形成的LD。

背景技術

多個現有文獻已報告了形成所謂的掩埋異質結構(BH)類型的LD的方法。一種用于BH-LD的典型方法包括如下步驟：(a)制備包括下包覆層、有源層和上包覆層在內的半導體疊層；(b)通過利用沿著一方向延伸的帶狀掩模對下包覆層、有源層和上包覆層的一部分進行蝕刻來形成臺面；(c)選擇性地生長第一掩埋層以掩埋臺面；(d)通過部分地熔化第一掩埋層來使臺面頂部露出；(e)在第一掩埋層以及臺面的露出頂部上生長第二掩埋層；(f)通過部分地熔化第二掩埋層來使臺面頂部露出；以及(g)在臺面的露出頂部(其使上包覆層露出)上以及第二掩埋層上生長第三包覆層。使下包覆層的導電類型與上包覆層的導電類型相反，使下包覆層的導電類型與第二掩埋層的導電類型相匹配，并還使第一掩埋層的導電類型與上包覆層和第三包覆層的導電類型相匹配，從而可以形成BH-LD的電流限制結構。

在加快光通信系統的傳輸速度的情況下，已強烈需要內部應用的LD可在高速下工作，并表現出優異的發射效率。為了提高發射效率，需要LD減小寄生電阻并增大有源層中的載流子限制?？梢酝ㄟ^使由臺面上方的掩埋層形成的窗口變窄來實現BH-LD中的載流子限制，這意味著上包覆層和/或上包覆層上方的第三包覆層不可避免地增大其寄生電阻。增大摻雜到上包覆層和/或上包覆層上方的第三包覆層中的p型雜質的摻雜濃度可以減小寄生電阻，但作為用于包覆層的典型p型摻雜劑的鋅(Zn)原子表現出更快的擴散速度。擴散到有源層中的鋅容易形成非輻射復合中心，這使BH-LD的發射效率下降。因此，本領域需要一種減小BH-LD的寄生電阻但不增大Zn的摻雜濃度的構造。

發明內容

本發明的第一方面涉及一種形成半導體光學器件的方法。該方法包括如下步驟：(a)形成臺面；(b)通過選擇性地生長第一掩埋層來掩埋臺面；以及(c)在第一掩埋層以及臺面頂部上生長第二掩埋層。臺面包括具有第一導電類型的下包覆層(cladding)、有源層以及與具有與第一導電類型相反的第二導電類型的上包覆層，并使下包覆層的表面從臺面兩側露出。具有第二導電類型且覆蓋臺面兩側的第一掩埋層具有平坦面和另一表面。平坦面鄰近臺面而另一表面遠離臺面，從而平坦面置于臺面與另一表面之間。平坦面的表面取向反映了下包覆層的在形成臺面的步驟中從臺面兩側露出的表面的表面取向；并且平坦面的水平高度高于臺面中的有源層的水平高度。在540℃至580℃的相對較低溫度生長的第二掩埋層也具有平坦面和另一表面。第二掩埋層的平坦面與第一掩埋層的平坦面疊置并具有與第一掩埋層的平坦面的表面取向大致相同的表面取向，并且第二掩埋層的在第一掩埋層的平坦面的部分上的厚度比在第一掩埋層的另一表面的部分上的另一厚度薄。

本發明的第二方面涉及一種半導體光學器件類型的具有掩埋異質結構的半導體激光器二極管(BH-LD)的構造。BH-LD包括臺面、第一掩埋層和第二掩埋層。臺面包括具有第一導電類型的下包覆層的一部分、有源層以及具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型的上包覆層，這里，下包覆層在除了臺面之外的部分包括具有表面取向的表面。設置在臺面兩側的第一掩埋層具有平坦面和另一表面。平坦面的表面取向與下包覆層的表面的表面取向大致相同，而另一表面的表面取向具有比平坦面的指數高的指數。第二掩埋層覆蓋第一掩埋層但使臺面頂部露出，并具有平坦面和另一表面。第二掩埋層的平坦面與第一掩埋層的平坦面疊置，并具有與下包覆層的平坦面的表面取向大致相同的表面取向，而第二掩埋層的另一表面的表面取向具有比第二掩埋層的平坦面的指數高的指數。本發明的BH-LD的構造的特征在于：第二掩埋層的平坦面的厚度比第二掩埋層的另一表面的厚度薄。

附圖說明