[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体器件及其制造方法，尤其是有关减少电流阻挡层损失的半导体激光器的结构及其制造方法。

过去，半导体激光器尤其是AlGaInP可视半导体激光器，作为电流阻挡层一般是用GaAs的结构及其制造方法。代此，近年来，以阀值化和高效化为目的，比如象“电子通信”第32卷第10号的第894～896页(Electronics Letters 9thMay 1996 Vol.32 No.10pp.894-896)所示，探讨使用AlInP作为电流阻挡层的结构及其制造方法。

图5是表示使用AlInp电流阻挡层的AlGaInP可视半导体激光器已有例的制造工序的纵剖面图。虽然用通常的MOVPE法或MBE法制造具有该构成的半导体激光器，但这里，仅对用大批量生产性能优异的MOVPE法的制造方法进行说明。首先，在如图5a所示的n-GaAs基片1上通过第1次MOVPE生长，在约700℃的温度下分别形成如图5b所示的n-GaAs缓冲层2、n-AlGaInP覆盖层3、有源层4、p-AlGaInP下部覆盖层5、腐蚀阻挡层6、p-AlGaInP上部覆盖层7、p-GaInp层8。接着在p-GaInp层8上利用CVD法形成SiO₂膜，在此上实施照相蚀刻，形成带状掩模14，利用H₂SO₄，如图5c所示，腐蚀p-AlGaInP上部覆盖层7，达到腐蚀阻挡层6，形成带状台面。其中，比如作为n-GaAs基片表现(001)面，设带子方向为[1-10]，在台面外侧的平坦部分表现(001)面，台面侧面表现(111)A面。接着如图5d所示，通过第2次MOVPE生长，除了带状掩模14的部分上，有选择地形成n-AlInp电流阻挡层10以及n-GaAs电流阻挡层15，除去掩模14。接着利用第3次MOVPE生长，在全部面上形成p-GaAs接触层11，在接触层11上面形成p侧电极12，在n-GaAs基片1的下面形成n侧电极13，借此，完成图5e所示结构的半导体激光器件。

在该结构中，利用n-AlInp电流阻挡层10以及n-GaAs电流阻挡层15使电流变窄。而且，横方式控制是通过比p-AlGaInP覆盖层折射率小的n-AlInP电流阻挡层10产生的有效折射率分布，和由n-GaAs电流阻挡层15的光吸收形成的有效折射率分布进行的。n-AlInp电流阻挡层10由于具有比半导体激光器振荡光的能量大的带隙(バンドギャップ)能量，所以比在仅由n-GaAs15构成电流阻挡层的情况下，光吸收产生的损失要小，降低了阀值电流，可提高效率。比外，p-GaInP层8所具有的效果是，缓解在p-GaInP上部覆盖层7和n-GaAs接触层11的界面产生的大的带(バンド)不连续，降低对载流子的能量壁垒，从而降低元件电阻。

作为相关的已有技术，在pn电流阻挡层上使用特开平5-13882号公报中记载的宽频带材料的半导体光器件，使在双异质结构侧部埋入形成的pn反向结电流阻挡层的至少一部分与InP作晶格匹配，并且，在温室的带隙要由比InP还要大半导体层组成，以此提高由电流阻挡层产生的电流泄漏抑制功能，并且降低泄漏电流。

已有技术的问题是，由于n-AlInP电流阻挡层10薄，所以振荡光扩展至从n-AlInP电流阻挡层10到外侧的n-GaAs电流阻挡层15，不能充分地除去n-GaAs电流阻挡层15的光吸收产生的损失，低阀值和高效的效果不明显。

其理由是，在台面外侧的平坦部分和台面侧面，露出不同的密勒指数，通过原料供给和生长结构的区别，在平坦部的(001)面上和台面侧面的(111)A面上，n-AlInP电流阻挡层10的组成生长区别大，所以引起晶格不匹配，生长达不到充分的厚度。

本发明的目的在于提供一种可大幅度低阀值化和高效化的结构的AlGaInP可视光半导体激光器及其制造方法。具体来说在p-AlGaInP覆盖层5以及n-AlInP电流阻挡层10之间设置薄的n-GaAs电流阻挡层，以此消除在台面旁的n-AlInP电流阻挡层10的组成偏差，可形成具有充分厚度的n-AlInP。其结果，电流阻挡层的光吸收大大降低，低阀值和高效，并且可提高温度特性和可靠性。

本发明的半导体器件，在第1导电型半导体基片上具有包括含第1导电型覆盖层、有源层、带状台面部的第2导电型覆盖层组成的双异质结构，在该双异质结构上具有按该顺序的除所述台面上部外形成的第1电流阻挡层以及第2电流阻挡层，其特征是，所述第1电流阻挡层的表面具有所述第2导电型覆盖层的平坦面的面方向和台面侧面的面方向的中间角度面方向。