專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器件的制造方法，該器件用作從光盤進(jìn)行讀取操作的光源。尤其是，本發(fā)明涉及一種使用氣相外延(VPE)法制造的半導(dǎo)體激光器件，其中增加頂層的厚度以減小因返回的光而引起的跟蹤誤差。
近幾年來(lái)，諸如CD(密致盤片)和MD(迷你盤片)等光盤已快速地流行起來(lái)，因?yàn)樗鼈兣c傳統(tǒng)的模擬唱片正相反，可提供沒(méi)有噪聲的高音質(zhì)而且不會(huì)經(jīng)磨損而損壞。
在模擬唱片中，唱頭(唱針尖端)跟蹤唱片上的槽。在光盤中，光頭與盤片不接觸，從而必須檢測(cè)信號(hào)坑的位置以及為了檢測(cè)信號(hào)坑而沿盤片移動(dòng)光頭。
目前，為了這個(gè)目的廣泛使用三光束(beam)跟蹤伺服模式(以下稱“三光束模式”)，在這種模式下，來(lái)自光源的光被分成主光束和初級(jí)衍射光。
但是，三光束模式具有以下的問(wèn)題。
如圖5所示，從激光芯片100發(fā)射的激光束102通過(guò)衍射光柵101，被半反射鏡103反射后，通過(guò)物鏡104并入射到光盤105上。標(biāo)號(hào)106表示基座(stem)激光芯片100裝在該基座上。然后，被反射的光通過(guò)同一光路返回，在通過(guò)半反射鏡103后被光接收部分所接收(未示出)。然而，一部分反射光通過(guò)衍射光柵101返回到激光芯片100的發(fā)射端面。這部分光再次被激光芯片100的端面(圖5中的“A”)反射(如圖5中的“A”和“A’”處所示)，這對(duì)信號(hào)檢測(cè)產(chǎn)生不利影響。
反射的初級(jí)衍射光入射到芯片端面上的位置隨所使用的光學(xué)系統(tǒng)而變化，但它一般在發(fā)射區(qū)域上下大約60微米處。
通常，為了解決這個(gè)問(wèn)題，激光芯片100的光發(fā)射區(qū)(光發(fā)射層)這樣定位，使得初級(jí)衍射光不入射到發(fā)射端面上，如圖6A所示。例如，光發(fā)射區(qū)大致位于半導(dǎo)體激光芯片100的中間。
如圖6B所示，特定厚度可以是Le≤60微米，Ls≤60微米，這里L(fēng)e表示光發(fā)射區(qū)上方外延層101a的厚度，而Ls表示光發(fā)射區(qū)下面外延層和襯底的厚度。
這里，如果激光芯片的晶片厚度小于大約70微米，則在晶片中很容易產(chǎn)生裂縫和碎片，這對(duì)制造工藝造成了麻煩。因此，提出了一個(gè)附加條件Le+Ls≥70微米。
于是，光發(fā)射區(qū)上方外延層的厚度Le為10微米≤Le≤60微米。
已使用液相外延(LPE)法在如圖6A和6B所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)這樣的層厚。由于LPE法具有相對(duì)高的生長(zhǎng)速率并能在很短的時(shí)間周期內(nèi)生長(zhǎng)很厚的膜，從而與VPE法(它具有相對(duì)低的生長(zhǎng)速率，因而生長(zhǎng)較厚的膜需要更長(zhǎng)的時(shí)間周期)相比提供較高的生產(chǎn)效率，隨意使用LPE法。
然而，在LPE法中，因高的生長(zhǎng)溫度(高達(dá)大約800℃)使得光發(fā)射區(qū)附近的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散。這種擴(kuò)散因素降低了產(chǎn)品的性能。
此外，當(dāng)通過(guò)淀積厚度為幾微米到二十微米左右的薄膜而獲得的量子阱結(jié)構(gòu)暴露于如此高的溫度時(shí)，導(dǎo)致材料原子的遷移和雜質(zhì)擴(kuò)散，從而破壞量子阱結(jié)構(gòu)。于是，膜生長(zhǎng)期間如此高的溫度阻礙了量子阱結(jié)構(gòu)的高性能半導(dǎo)體激光器件的制備。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體激光器件的制造方法，該激光器件至少具有相繼在半導(dǎo)體襯底上形成的光發(fā)射部分、頂層(cap layer)和電極，光發(fā)射部分包括大致位于該器件厚度中間的光發(fā)射層。此方法包括使用氣相外延法生長(zhǎng)光發(fā)射部分和頂層的步驟，其中頂層的生長(zhǎng)速率大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，頂層包括兩層；兩層中離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的一層的生長(zhǎng)速率大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在生長(zhǎng)頂層時(shí)材料氣流的流速大于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)材料氣流的流速。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，由III-V族化合物來(lái)形成半導(dǎo)體激光器件；在生長(zhǎng)頂層時(shí)所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比小于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)所提供的另一V族元素對(duì)另一III族元素的克分子比。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，由III-V族化合物來(lái)形成半導(dǎo)體激光器件；至少在生長(zhǎng)兩層中離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的一層時(shí)所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比小于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)所提供的另一V族元素對(duì)另一III族元素的克分子比。
在本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例中，頂層的生長(zhǎng)溫度是大約550℃到大約700℃，從而在與電極接觸的那部分頂層中的載流子濃度是大約1×1019/cm3或更大。
以下，將描述本發(fā)明的效果。
依據(jù)本發(fā)明，把頂層(其結(jié)晶質(zhì)量不是很重要)的氣相外延速率設(shè)定為高于(即，更快)光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率(例如，如以下例2中的大約6倍)。于是，可減少制造器件所需的時(shí)間總量。
在形成具有兩層的頂層時(shí)，只需要把離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的至少一層的生長(zhǎng)速率設(shè)定為大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。也可增大較靠近光發(fā)射部分的另一層的生長(zhǎng)速率，或者它可與光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率大致相同。尤其是，在靠近光發(fā)射部分的頂層的生長(zhǎng)速率與光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率大致相同時(shí)，可抑制光發(fā)射部分對(duì)結(jié)晶度的影響(例如，靠近光發(fā)射部分的頂層中的缺陷)。
尤其是，可通過(guò)增大氣相外延工藝期間材料氣流的流速來(lái)增大生長(zhǎng)速率。
此外，由于生長(zhǎng)速率一般正比于所提供的III族元素的量，所以可通過(guò)減小氣相外延工藝期間所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比來(lái)增大生長(zhǎng)速率。例如，通過(guò)增加所提供的III族元素的量而把所提供的V族元素的量設(shè)定為常規(guī)的值，可提高生長(zhǎng)速率以及減少為形成半導(dǎo)體層而提供的材料的消耗量。在形成具有兩層的頂層時(shí)，只需要把在形成二層中離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的至少一層時(shí)所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比設(shè)定為小于在形成光發(fā)射部分時(shí)的克分子比。
此外，通過(guò)把頂層的生長(zhǎng)溫度設(shè)定為大約550℃到大約700℃，該溫度比LPE法(它高達(dá)大約800℃)中的生長(zhǎng)溫度低大約100℃到大約250℃，可抑制光發(fā)射區(qū)附近的雜質(zhì)擴(kuò)散，可以把頂層中的載流子濃度設(shè)定得很高，即大約1×1019/cm3或更高，以及可以改善電極與頂層之間的接觸。
于是，這里所述的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供了一種有效地制造半導(dǎo)體激光器件的方法，該器件具有從盤片返回的初級(jí)衍射光不再入射到器件上的結(jié)構(gòu)，從而不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體激光器件的性能產(chǎn)生不利影響。
在參考附圖閱讀和理解了以下詳細(xì)描述后，本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)將對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員變得明顯起來(lái)。


圖1A到1D是示出依據(jù)本發(fā)明的例1來(lái)制造半導(dǎo)體激光器件的步驟的剖面圖。
圖2是示出材料氣體流速和生長(zhǎng)速率之間關(guān)系的圖。
圖3是示出與載流子濃度與生長(zhǎng)溫度的關(guān)系圖。
圖4A到4F所示出依據(jù)本發(fā)明的例2來(lái)制造半導(dǎo)體激光器件的步驟的剖面圖。
圖5是示出使用常規(guī)的半導(dǎo)體激光器件的光學(xué)拾音方法的示意圖。
圖6A是示出使用另一個(gè)常規(guī)的半導(dǎo)體激光器件(它克服了與圖5的器件有關(guān)的問(wèn)題)另一種光學(xué)拾音方法的示意圖。
圖6B是示出圖6A中半導(dǎo)體激光器件一部分的放大圖。
(例1)以下，將參考圖1A到1D來(lái)描述本發(fā)明的例1。例1的特點(diǎn)是利用VPE法而不需要長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間(迄今為止它是VPE法的一個(gè)缺點(diǎn))。
首先，把N-GaAs襯底1置于有機(jī)金屬氣相外延(MOVPE)設(shè)備(未示出)的反應(yīng)室中的基座上。然后，如圖1A所示，利用MOVPE法，在N-GaAs襯底1上依次形成N-GaAs緩沖層(buffer layer)2(厚度大約0.5微米)、N-Al0.5Ga0.5As包層3(厚度大約1.0微米)、Al0.14Ga0.86As有源層4(厚度大約0.08微米)、P-Al0.5Ga0.5As包層5(厚度大約0.35微米)以及N-GaAs電流阻擋層6(厚度大約0.6微米)。
在形成N-GaAs緩沖層2時(shí)，以三甲基鎵(TMG)大約340μmol/min、砷烷(AsH3)大約20000μmol/mint以及乙硅烷(Si2H6)大約9×10-4μmol/min的流速提供三甲基鎵、砷烷和乙硅烷。在形成N-Al0.5Ga0.5As包層3時(shí)，以三甲基鋁(TMA)大約170μmol/min、TMG大約170μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約6×10-4μmol/min的流速提供三甲基鋁、TMG、砷烷和乙硅烷。在形成Al0.14Ga0.86As有源層4時(shí)，以TMA大約47.6μmol/min、TMG大約292.4μmol/min、以及砷烷大約20000μmol/min的流速提供TMA、TMG和砷烷。在形成P-Al0.5Ga0.5As包層5時(shí)，以TMA大約170μmol/min、TMG大約170μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及二乙基鋅(DEZ)大約45μmol/min的流速提供TMA、TMG、砷烷和DEZ。在形成N-GaAs電流阻擋層6時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約1.5×10-4μmol/min的流速提供TMG、砷烷和乙硅烷。
生長(zhǎng)這些層的條件包括生長(zhǎng)溫度為大約700℃，生長(zhǎng)速率為大約0.05μm/min以及V族元素對(duì)III族元素的克分子比為大約60。
然后，從MOVPE設(shè)備中取出此多層結(jié)構(gòu)，把光致抗蝕劑7涂到該多層結(jié)構(gòu)的表面，接著進(jìn)行光刻工藝(如圖1B)。
接著，使用對(duì)AlGaAs比GaAs慢得多的蝕刻速率的蝕刻劑(諸如比值為NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶30∶50的溶液)對(duì)N-GaAs電流阻擋層6進(jìn)行選擇性的蝕刻。使用此蝕刻劑的示例蝕刻條件包括溫度為大約20℃，蝕刻時(shí)間為大約30秒。此蝕刻工藝形成了如圖1C所示的槽8，它把N-GaAs電流阻擋層6分成兩部分并達(dá)到P-Al0.5Ga0.5As包層5的上表面。
其后，用公知的方法除去抗蝕劑，例如使用丙酮→甲醇→水。
接著，把以上的多層結(jié)構(gòu)放在MOVPE設(shè)備的反應(yīng)室中。然后，如圖1D所示，使用MOVPE法在圖1C的多層結(jié)構(gòu)上依次形成P-Al0.5Ga0.5As包層9(厚度大約1.0微米，生長(zhǎng)溫度大約650℃，生長(zhǎng)速率大約0.05μm/min，V族元素對(duì)III族元素的克分子比大約60)、第一P-GaAs頂層10(厚度大約2微米，生長(zhǎng)溫度大約650℃，生長(zhǎng)速率大約0.05μm/min，V族元素對(duì)III族元素的克分子比大約60)、第二P-GaAs頂層11(厚度大約50微米，生長(zhǎng)溫度大約600℃，生長(zhǎng)速率大約0.3μm/min，V族元素對(duì)III族元素的克分子比大約10)。
在形成P-Al0.5Ga0.5As包層9時(shí)，以TMA大約170μmol/min、TMG大約170μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約180μmol/min的流速提供TMA、TMG、砷烷和DEZ。在形成第一P-GaAs頂層10時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約180μmol/min的流速提供TMG、砷烷和DEZ。在形成第二P-GaAs頂層11時(shí)，以TMG大約2040μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約45μmol/min的流速提供TMG、砷烷和DEZ。
在形成第二P-GaAs頂層11期間，III族有機(jī)金屬材料的流速很高，從而實(shí)現(xiàn)高的膜生長(zhǎng)速率。TMG流速和第二頂層的膜生長(zhǎng)速率之間的關(guān)系如圖2所示。在例1中，通過(guò)使TMG以大約300cc/min的流速流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述大約0.3μm/min的生長(zhǎng)速率。
膜的生長(zhǎng)速率越低，則作為GaAsP型摻雜劑的Zn更容易擴(kuò)散到GaAs晶格中。在第二P-GaAs頂層11的上述生長(zhǎng)條件下，GaAs中的P型摻雜濃度為大約5×1019/cm3。生長(zhǎng)溫度和GaAs中P型載流子濃度之間的關(guān)系如圖3所示。
然后，從MOVPE設(shè)備中取出此多層結(jié)構(gòu)，并對(duì)N-GaAs襯底1進(jìn)行拋光，從而使器件總厚度達(dá)到大約100微米。其后，在N-GaAs襯底1和第二P-GaAs頂層11上分別形成電極12和13。在形成電極后，把器件按預(yù)定的腔體長(zhǎng)度切開(kāi)，在切割面上形成具有預(yù)定反射率的絕緣膜(未示出)，其后把器件分成預(yù)定尺寸的芯片。然后，把芯片粘到激光器基座上，把Au導(dǎo)電絲焊接到芯片的上表面。
在通過(guò)上述步驟制造的芯片中，光發(fā)射區(qū)上方外延層(即，有源層4和P型包層5)的厚度是大約50微米，光發(fā)射區(qū)下面襯底和外延層的厚度大約也是50微米。
因此，即使用于跟蹤伺服的初級(jí)衍射光被反射并返回到盤片時(shí)，此光也不會(huì)入射到芯片發(fā)射端面(切割面)，于是避免了跟蹤誤差。
如上所述，在依據(jù)本發(fā)明的例1利用VPE法制造半導(dǎo)體激光器件的方法中，把頂層11的生長(zhǎng)速率(該層的結(jié)晶質(zhì)量即使在惡化時(shí)也不會(huì)直接影響激光振蕩特性)設(shè)定為大于常規(guī)VPE法中的生長(zhǎng)速率。于是，可減少制造器件所需的時(shí)間總量，從而提高生產(chǎn)率。
通常，在激光器件中，在包括有源層或包層的光發(fā)射區(qū)的結(jié)晶質(zhì)量是重要的。在例1中，增大了與電極金屬13接觸的頂層11的生長(zhǎng)速率。因此，只需要頂層11和電極13之間具有足夠低的電阻，從而頂層11中的結(jié)晶質(zhì)量不是很重要。
為了使頂層11和電極13之間具有低的電阻，需要把頂層11中的載流子濃度保持在高的值(大約1×1019/cm3或更高)。在VPE法中，隨著生長(zhǎng)溫度的降低，P型載流子的濃度增加。
因此，依據(jù)本發(fā)明，在低溫下(大約550℃到大約700℃，它比LPE法中的生長(zhǎng)溫度低大約100℃到250℃在例1中，大約600℃到650℃)生長(zhǎng)頂層10和11。如上所述，頂層中可具有高的P型載流子濃度，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的接觸。于是，獲得高性能的半導(dǎo)體激光器件。
也可降低第一頂層10以及第二頂層11的生長(zhǎng)溫度和/或V族元素對(duì)III族元素的克分子比。
(例2)以下，將參考圖4A到4F來(lái)描述本發(fā)明的例2的半導(dǎo)體激光器件的制造方法。例2也使用VPE法而不需要長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間(迄今為止它是VPE法的一個(gè)缺點(diǎn))。
首先，把N-GaAs襯底20置于MOVPE設(shè)備(未示出)的反應(yīng)室中的基座上。然后，如圖4A所示，利用MOVPE法，在N-GaAs襯底20上依次形成N-AlyGa1-yAs包層21(0.3≤y≤0.6，厚度大約1.0微米)、AlxGa1-xAs有源層22(0≤x≤0.2，厚度大約0.08微米，y＞x)、P-AlyGa1-yAs包層23(厚度大約1微米)以及P-GaAs保護(hù)層24(厚度大約0.6微米)。
在形成N-AlyGa1-yAs包層21時(shí)，以TMA大約340×yμmol/min、TMG大約340×(1-y)μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約6×10-4μmol/min的流速提供TMA、TMG、砷烷和乙硅烷。在形成AlxGa1-xAs有源層22時(shí)，以TMA大約340×xμmol/min、TMG大約340×(1-x)μmol/min、以及砷烷大約20000μmol/min的流速提供TMA、TMG和砷烷。在形成P-AlyGa1-yAs包層23時(shí)，以TMA大約340×yμmol/min、TMG大約340×(1-y)μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約45μmol/min的流速提供TMA、TMG、砷烷和DEZ。在形成P-GaAs保護(hù)層24時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約90μmol/min的流速提供TMG、砷烷和DEZ。
生長(zhǎng)這些層的條件包括生長(zhǎng)溫度為大約700℃，生長(zhǎng)速率為大約0.05μm/min以及V族元素對(duì)III族元素的克分子比為大約60。
然后，從MOVPE設(shè)備中取出此多層結(jié)構(gòu)，把光致抗蝕劑涂到該多層結(jié)構(gòu)的表面，其后，進(jìn)行光刻工藝，從而形成如圖4B所示的條狀蝕刻掩模25。然后，進(jìn)行蝕刻，直到圖4B中的虛線A。通常此蝕刻工藝使用硫酸和過(guò)氧化氫混合物的濕法蝕刻工藝。
然后，用氫氟酸溶液進(jìn)行另一蝕刻工藝，直到如圖4C所示的虛線B。P-GaAs保護(hù)層24不被氫氟酸溶液所腐蝕，而如圖4C和4D所示，層24邊緣以下的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)被刻蝕，于是在邊緣的底部留下厚度“d”為大約0.2微米以及寬度“w”為大約2微米的P-AlyGa1-yAs包層23。
接著，把此多層結(jié)構(gòu)置于MOVPE設(shè)備中，利用MOVPE法如圖4E所示淀積N-GaAs或N-AlzGa1-zAs電流阻擋層26(0≤z≤0.8，厚度大約0.8μm)以及N-GaAs整平(flattening)層27(厚度大約0.6μm)。利用氣相外延中的選擇性生長(zhǎng)可防止蝕刻掩模25上的生長(zhǎng)。
在形成N-GaAs電流阻擋層26時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約1.5×10-3μmol/min的流速提供TMG、砷烷和乙硅烷。在形成N-AlzGa1-zAs電流阻擋層26時(shí)，以TMA大約340×zμmol/min、TMG大約340×(1-z)μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約1.5×10-3μmol/min的流速提供TMA、TMG、砷烷和乙硅烷。在形成N-GaAs整平層27時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及乙硅烷大約1.5×10-3μmol/min的流速提供TMG、砷烷和甲硅烷。
生長(zhǎng)條件仍然是生長(zhǎng)溫度是大約700℃、生長(zhǎng)速率是大約0.05μm/min、 V族元素對(duì)III族元素的克分子比是大約60。
當(dāng)由N-GaAs或N-AlzGa1-zAs(z＜x)來(lái)形成電流阻擋層26時(shí)，該器件是基于電流阻擋層26的光吸收的損耗波導(dǎo)(loss guide)結(jié)構(gòu)。如果z＞y，則該器件將成為實(shí)數(shù)折射率的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
然后，在除去蝕刻掩模25后，利用MOVPE法如圖4F所示淀積第一P-GaAs頂層28(厚度大約0.5μm，生長(zhǎng)溫度大約650℃，生長(zhǎng)速率大約0.05μm/min，V族元素對(duì)III族元素的克分子比大約60)和第二PGaAs頂層29(厚度大約45μm，生長(zhǎng)溫度大約600℃，生長(zhǎng)速率大約0.3μm/min，V族元素對(duì)III族元素的克分子比大約10)。
在形成第一P-GaAs頂層28時(shí)，以TMG大約340μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約180μmol/min的流速提供TMG、砷烷和DEZ。在形成第二P-GaAs頂層29時(shí)，以TMG大約2040μmol/min、砷烷大約20000μmol/min以及DEZ大約45μmol/min的流速提供TMG、砷烷和DEZ。
在形成第二P-GaAs頂層29期間，把所提供的V族元素的量設(shè)定為與形成其它層時(shí)V族元素的量大致相同，而把所提供的III族元素的量設(shè)定為是形成其它層時(shí)的III族元素量的大約六倍。由于生長(zhǎng)速率一般正比于所提供的III族元素的量，所以第二P-GaAs頂層29的生長(zhǎng)速率是形成其它層時(shí)的生長(zhǎng)速率的大約六倍。
把生長(zhǎng)溫度降低到大約600℃提供了增加Zn作為P型摻雜擴(kuò)散入晶格中的速率的效果。在例2中，第二P-GaAs頂層29的載流子濃度是大約5×1019/cm3。
然后，從MOVPE設(shè)備中取出此多層結(jié)構(gòu)，從N-GaAs襯底20一側(cè)對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻或拋光，從而使整個(gè)晶片的厚度為大約100μm。其后，在N-GaAs襯底20和第二P-GaAs頂層29的表面上分別形成電極30和31。于是，完成如圖4F所示的半導(dǎo)體激光器件。
在通過(guò)上述步驟來(lái)制造半導(dǎo)體激光器件時(shí)，光發(fā)射區(qū)上方外延層的厚度是大約50μm，光發(fā)射區(qū)下面襯底和外延層的厚度大約也是50μm。
因此，即使在用于跟蹤伺服的初級(jí)衍射光被發(fā)射并返回到盤片時(shí)，該光也不會(huì)入射到芯片發(fā)射端面(切割面)，于是避免了跟蹤誤差。
如上所述，在依據(jù)本發(fā)明例2利用VPE法來(lái)制造半導(dǎo)體激光器件的方法中，形成第二P-GaAs頂層29(最大厚度為45μm)的生長(zhǎng)速率增大到常規(guī)VPE方法中生長(zhǎng)速率的大約六倍。于是，可減少制造一個(gè)器件所需的時(shí)間總量。
此外，由于把所提供的V族元素的量設(shè)定為與常規(guī)VPE法中的V族元素的量大致相同，所以可減少為形成半導(dǎo)體層而提供的材料的消耗量。
通常，生長(zhǎng)溫度越高和/或V族元素對(duì)III族元素的克分子比越大，則結(jié)晶質(zhì)量越好。因此，在例2中，在可實(shí)現(xiàn)高結(jié)晶質(zhì)量的條件下生長(zhǎng)光發(fā)射區(qū)中的層(即，有源層和包層)，這些條件包括生長(zhǎng)溫度是大約700℃以及V族元素對(duì)III族元素的克分子比是大約60。于是，所獲得的半導(dǎo)體激光器的性能不比常規(guī)的半導(dǎo)體激光器件差。
另一方面，第二P-GaAs頂層29的生長(zhǎng)條件包括生長(zhǎng)溫度是大約600℃以及V族元素對(duì)III族元素的克分子比是大約10，從而導(dǎo)致結(jié)晶質(zhì)量稍稍降低。但是，第二P-GaAs頂層29的功能是得到較大的厚度并實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，因此層29不必是高質(zhì)量的晶體。此外，在VPE方法中，當(dāng)生長(zhǎng)溫度降低，P型載流子濃度增加。因此，低到大約600℃的生長(zhǎng)溫度提供了減少第二頂層29和P型電極31之間電阻的效果。在例2中，半導(dǎo)體激光器件的串聯(lián)電阻低到大約3歐姆到大約5歐姆(與LPE法所制造的半導(dǎo)體激光器件中的串聯(lián)電阻具有相同的水平)。
就生長(zhǎng)第二頂層29的條件而言，在生長(zhǎng)溫度降低到大約550℃和/或V族元素對(duì)III族元素的克分子比減小到大約5時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體激光器件的性能沒(méi)有不利影響。在形成第一P-GaAs頂層28時(shí)，把V族元素對(duì)III族元素的克分子比減小到與形成第二包層29時(shí)的克分子比大致相同也是合適的。
在以上的例1和2中已描述了制造AlGaAs型半導(dǎo)體激光器件的方法。然而，本發(fā)明也可適用于使用不同材料的情況。在把量子阱結(jié)構(gòu)用于有源層的器件中，經(jīng)受LPE法中的高溫將破壞量子阱結(jié)構(gòu)。在此情況下，在低溫下生長(zhǎng)頂層，如同本發(fā)明一樣，是非常有利的。
雖然在上述例子中把MOVPE法用作VPE法，但也可使用其它VPE法，諸如氫化物氣相外延或氯化物氣相外延。
如上所述，可以制造高質(zhì)量的半導(dǎo)體激光器件，在這種器件中即使在用于跟蹤伺服的初級(jí)衍射光被反射并返回到盤片時(shí)，此光也不會(huì)入射到芯片的發(fā)射端面，從而避免了跟蹤誤差。此外，與常規(guī)的方法相比，本制造方法需要較少的時(shí)間而且是有效率的，從而提高該制造工藝的生產(chǎn)率。
各種其它的修改將對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員是很明顯的，他們?nèi)菀走M(jìn)行這些修改而不背離本發(fā)明的范圍和精神。相應(yīng)地，這里所附的權(quán)利要求書的范圍將不限于這里所提出的描述，而應(yīng)對(duì)權(quán)利要求書作最寬的解釋。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器件的制造方法，所述器件至少具有相繼在半導(dǎo)體襯底上形成的光發(fā)射部分、頂層和電極，光發(fā)射部分包括大致位于該器件厚度中間的光發(fā)射層，其特征在于所述方法包括以下步驟使用氣相外延法生長(zhǎng)光發(fā)射部分和頂層，其中頂層的生長(zhǎng)速率大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件的制造方法，其特征在于頂層包括兩層；以及兩層中離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的一層的生長(zhǎng)速率大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件的制造方法，其特征在于在生長(zhǎng)頂層時(shí)材料氣流的流速大于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)材料氣流的流速。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件的制造方法，其特征在于由III-V族化合物來(lái)形成半導(dǎo)體激光器件；以及在生長(zhǎng)頂層時(shí)所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比小于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)所提供的另一V族元素對(duì)另一III族元素的克分子比。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器件的制造方法，其特征在于由III-V族化合物來(lái)形成半導(dǎo)體激光器件；以及至少在生長(zhǎng)兩層中離光發(fā)射部分較遠(yuǎn)的一層時(shí)所提供的V族元素對(duì)III族元素的克分子比小于在生長(zhǎng)光發(fā)射部分時(shí)所提供的另一V族元素對(duì)另一III族元素的克分子比。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件的制造方法，其特征在于頂層的生長(zhǎng)溫度是大約550℃到大約700℃，從而在與電極接觸的那部分頂層中的載流子濃度是大約1×1019/cm3或更大。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光器件的制造方法,該激光器件至少具有相繼在半導(dǎo)體襯底上形成的光發(fā)射部分、頂層和電極,光發(fā)射部分包括大致位于該器件厚度中間的光發(fā)射層。所述方法包括使用氣相外延法生長(zhǎng)光發(fā)射部分和頂層的步驟,其中頂層的生長(zhǎng)速率大于光發(fā)射部分的生長(zhǎng)速率。
文檔編號(hào)H01S5/223GK1193211SQ9810547
公開(kāi)日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1998年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月11日
發(fā)明者石住隆司, 兼巖進(jìn)治 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社