半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002]將2014年5月30日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2014-112268的公開(kāi)內(nèi)容，包括說(shuō)明書(shū)，附圖和摘要整體并入本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體器件的制造方法，且例如可適用于采用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光器以及半導(dǎo)體激光器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]作為各種電子設(shè)備的光源的半導(dǎo)體激光器的研發(fā)正在進(jìn)行中。特別地，氮化物半導(dǎo)體具有足夠大的禁帶帶隙且?guī)吨g的躍迀是直接躍迀型，且因此采用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光器作為短波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器的研發(fā)正在進(jìn)行中。例如，已經(jīng)探討了使用采用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光器作為顯示器的光源，例如高密度光盤(pán)和投影儀，或者工業(yè)用裝置，例如傳感器和曝光裝置。
[0005]例如，在日本專(zhuān)利公布N0.2000-196188(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中，已經(jīng)公開(kāi)了具有InGaN的MQW有源層的氮化鎵基化合物半導(dǎo)體激光器元件。而發(fā)光端面部分的InGaN的MQW有源層布置在低于其他部分的位置處。
[0006]此外，在日本專(zhuān)利公布N0.2003-60298 (專(zhuān)利文獻(xiàn)2)，已經(jīng)公開(kāi)了具有氮化鎵基化合物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體發(fā)光元件。而元件的發(fā)射側(cè)端面由具有較大帶隙的單晶層覆蓋。
[0007]此外，在日本專(zhuān)利公布N0.2011-124253(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中，已經(jīng)公開(kāi)了氮化物基II1-V族化合物半導(dǎo)體基半導(dǎo)體激光器。而形成半導(dǎo)體激光器的端面窗口結(jié)構(gòu)的部分的有源層的In組分小于其他部分的In組分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)致力于采用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光器的研究和研發(fā)且已經(jīng)重點(diǎn)研究了其性能的改進(jìn)。在這個(gè)過(guò)程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu)和制造方法的空間，以便提高采用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體激光器的性能。
[0009]從本說(shuō)明書(shū)和附圖將使其他目的和新的特征變得清晰。
[0010]以下簡(jiǎn)要解釋本申請(qǐng)中公開(kāi)的發(fā)明中的一個(gè)典型發(fā)明的概要。
[0011]在本申請(qǐng)中公開(kāi)的實(shí)施例中所示的半導(dǎo)體器件中，窗口區(qū)中的有源層的層厚度小于電流狹窄區(qū)(current constrict1n area)中的有源層的層厚度。
[0012]在本申請(qǐng)中公開(kāi)的實(shí)施例中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法中，電流阻擋層形成在位于披覆(clad)層上的有源層中的第一區(qū)域的兩側(cè)，披覆層形成在具有有源區(qū)和窗口區(qū)且其主面從(0001)面具有在〈1-100〉方向上的偏離角的襯底上，且有源層形成在披覆層和電流阻擋層上。則有源層的窗口區(qū)的層厚度小于第一區(qū)域的層厚度。
[0013]根據(jù)本申請(qǐng)中公開(kāi)并在下文示出的一個(gè)典型實(shí)施例中所示的半導(dǎo)體器件，能提高半導(dǎo)體器件的特性。
[0014]根據(jù)本申請(qǐng)中公開(kāi)并在下文示出的一個(gè)典型實(shí)施例中所示的半導(dǎo)體器件的制造方法，能制造特性令人滿意的半導(dǎo)體器件。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0016]圖2是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0017]圖3是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0018]圖4是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的平面圖；
[0019]圖5A是示出GaN晶體結(jié)構(gòu)的示意圖且圖5B是示出偏離角的示意圖；
[0020]圖6是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖；
[0021]圖7是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖6之后的制造工藝的截面圖；
[0022]圖8是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖7之后的制造工藝的截面圖；
[0023]圖9是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖8之后的制造工藝的截面圖；
[0024]圖10是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖；
[0025]圖11是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖；
[0026]圖12是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的平面圖；
[0027]圖13是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖9之后的制造工藝的截面圖；
[0028]圖14是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖10之后的制造工藝的截面圖；
[0029]圖15是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖11之后的制造工藝的截面圖；
[0030]圖16是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的平面圖；
[0031]圖17是示出形成在電流阻擋層BL(區(qū)域1A)之間的η型披覆層上的層的層厚度與偏離角之間關(guān)系的示意圖；
[0032]圖18是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖13之后的制造工藝的截面圖；
[0033]圖19是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖14之后的制造工藝的截面圖；
[0034]圖20是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖15之后的制造工藝的截面圖；
[0035]圖21是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的平面圖；
[0036]圖22是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖18之后的制造工藝的截面圖；
[0037]圖23是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖19之后的制造工藝的截面圖；
[0038]圖24是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖20之后的制造工藝的截面圖；
[0039]圖25是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體層的制造工藝的平面圖；
[0040]圖26是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖22之后的制造工藝的截面圖；
[0041]圖27是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖23之后的制造工藝的截面圖；
[0042]圖28是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖24之后的制造工藝的截面圖；
[0043]圖29是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖26之后的制造工藝的截面圖；
[0044]圖30是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖29之后的制造工藝的截面圖；
[0045]圖31是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的平面圖；
[0046]圖32是示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖30之后的制造工藝的截面圖；
[0047]圖33是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0048]圖34是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0049]圖35是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖；
[0050]圖36是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的平面圖；
[0051]圖37是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖；
[0052]圖38是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖37之后的制造工藝的截面圖；
[0053]圖39是示出第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的制造工藝的截面圖，示出圖38之后的制造工藝的截面圖；
[0054]圖40是示出第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的第一實(shí)例的平面圖；以及
[0055]圖41是示出第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的第二實(shí)例的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]為方便起見(jiàn)，如果需要，將以下實(shí)施例分成多個(gè)部分或?qū)嵤├M(jìn)行解釋。除特別清楚示出的情況之外，它們不是相互無(wú)關(guān)，且例如一個(gè)具有另一個(gè)的某些或整體的變型、應(yīng)用實(shí)例、詳細(xì)解釋以及補(bǔ)充解釋的關(guān)系。此外，在以下實(shí)施例中，當(dāng)涉及元件數(shù)量等(包括數(shù)量、數(shù)值、量、范圍等)時(shí)，它們不限于特定數(shù)量，而是可以大于或小于特定數(shù)量，除特別清楚指明的情況以及它們?cè)诶碚撋厦黠@限于特定數(shù)量之外。
[0057]此外，在以下實(shí)施例中，毋容質(zhì)疑的是一個(gè)元件(包括元件步驟等)不是必定必不可少的，除特別清楚指明的情況以及從理論觀點(diǎn)出發(fā)被認(rèn)為明顯是必需的情況等之外。類(lèi)似地，在以下實(shí)施例中，當(dāng)涉及元件等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，應(yīng)當(dāng)包括基本上相似或類(lèi)似該形狀的情況，除特別清楚指明的情況以及從理論觀點(diǎn)出發(fā)被認(rèn)為明顯不是的情況之外。這種情況也適用于上述數(shù)量等(包括數(shù)量、數(shù)值、量、范圍等)。
[0058]以下，根據(jù)附圖詳細(xì)解釋實(shí)施例。注意到，在用于解釋實(shí)施例的所有附圖中，相同或相關(guān)的符號(hào)指定具有相同功能的構(gòu)件，且省略其重復(fù)說(shuō)明。此外，在存在多個(gè)類(lèi)似構(gòu)件(區(qū)域)的情況下，符號(hào)可添加至類(lèi)屬符號(hào)以由此指定單獨(dú)或特定區(qū)域。此外，在以下實(shí)施例中，如果沒(méi)有特別需要，則原則上不再重復(fù)相同或相似部分的說(shuō)明。
[0059]此外，在以下實(shí)施例中采用的附圖中，為了使得附圖明顯，即使在截面圖的情況下也可省略陰影。而且，為了使得附圖明顯，即使在平面圖的情況下也可加入陰影。
[0060]此外，在截面圖或平面圖中，各個(gè)區(qū)域的尺寸沒(méi)有對(duì)應(yīng)實(shí)際器件的尺寸，且為了使得附圖易于理解，可相對(duì)放大地顯示特定區(qū)域。此外，也在彼此對(duì)應(yīng)的截面圖和平面圖的情況下，為了使得附圖易于理解，可相對(duì)放大地顯示特定區(qū)域。
[0061](第一實(shí)施例)
[0062]以下將參考附圖詳細(xì)解釋本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器(半導(dǎo)體器件)。圖1至圖3是示出本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的截面圖且圖4是示出本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的平面圖。例如，圖1對(duì)應(yīng)于圖4中的A-A部分，圖2對(duì)應(yīng)于圖4中的B-B部分，且圖3對(duì)應(yīng)于圖4中的C-C部分。
[0063][結(jié)構(gòu)說(shuō)明]
[0064]如圖1中所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器采用η型襯底NS作為襯底并具有順序堆疊于其上的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層。具體地，η型披覆層NCLD、η型光導(dǎo)層NLG、有源層MQW、P型光導(dǎo)層PLG、p型披覆層PCLD以及P型接觸層PCNT從底部依次布置在η型襯底NS上。如上所述，本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器具有其中有源層MQW被布置在上層和下層中的相反導(dǎo)電類(lèi)型的氮化物半導(dǎo)體夾著的結(jié)構(gòu)。
[0065]隨后，P側(cè)電極PEL布置在最上層中的P型接觸層PCNT上，且η側(cè)電極NEL布置在η型襯底NS的背側(cè)。P型接觸層PCNT以及ρ側(cè)電極PEL通過(guò)絕緣層(絕緣膜)IL中的開(kāi)口 OA彼此接觸。
[0066]這里，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器中，電流阻擋層(電流阻擋膜，電流阻擋區(qū))BL布置在η型披覆層NCLD以及η型光導(dǎo)層NLG之間。電流阻擋層BL布置在區(qū)域IA的兩側(cè)，且電流阻擋層BL之間的區(qū)域，即區(qū)域IA作為電流狹窄區(qū)。
[0067]以下將簡(jiǎn)要解釋半導(dǎo)體激光器的操作。
[0068]首先，正電壓施加至ρ側(cè)電極PEL且負(fù)電壓施加至η側(cè)電極NEL。由此，正電流從P側(cè)電極PEL向η側(cè)電極NEL流動(dòng)且正空穴從ρ側(cè)電極PEL通過(guò)ρ型接觸層PCNT、ρ型披覆層PCLD以及ρ型光導(dǎo)層PLG注入有源層MQW。另一方面，電子從η側(cè)電極NEL注入η型襯底NS且注入的電子通過(guò)η型披覆