[发明专利]带有应变补偿层的半导体结构及其制备方法

说明书

                     发明领域

本发明涉及半导体结构及其制备方法，特别是涉及在第III族氮化物材料体系中使用应变补偿层以及使晶格缺陷的出现变得最少的方法。

                     发明背景

蓝色激光源的开发成功宣告了下一代的高密度光学装置，包括磁盘存储器，DVD，等等的出现。图1示出了现有技术半导体激光装置的横截面图(S.Nakamura，MRS BULLETIN，Vol.23，No.5，pp.37-43，1998)。在蓝宝石基材5上，形成氮化镓(GaN)缓冲层10，然后形成n-型GaN层15，和0.1mm厚的二氧化硅(SiO₂)层20，使所述层20构图，以便形成4mm宽的窗户25，其在GaN<1-100>方向上的周期性为12mm。然后，形成n-型GaN层30，n-型氮化铟镓(In_0.1Ga_0.9N)层35，n-型氮化铝镓(Al_0.14Ga_0.86N)/GaN MD-SLS((调制掺杂应变层超晶格)Modulation Doped Stained-Layer Superlattices)包复层40，以及n型GaN包复层45。接着，形成In_0.02Ga_0.98N/In_0.15Ga_0.85NMQW(多量子阱(Multiple Quantum Well)活性层50，之后是p-型Al_0.2Ga_0.8N包复层55，p-型GaN包复层60，p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaNMD-SLS包复层65，和p型GaN包复层70。在p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaNMD-SLS包复层55中形成脊形条结构，以便限制在侧向于脊形波导结构中传播的光场。在p-型GaN包复层70和n-型GaN层30上形成电极，以便提供电流注入。

在图1所示的结构中，n型GaN包复层45和p-型GaN包复层60是光导层。n-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层40和p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层65起包复层的作用，用于限制从InGaN MQW层50的活性区发射出的载流子和光线。n-型In_0.1Ga_0.9N层35起用于厚的AlGaN薄膜增长的缓冲层的作用，以便防止开裂。

通过利用图1所示的结构，通过电极将载流子注入InGaN MQW活性层50中，使得在400nm波长范围内进行光发射。由于在脊条区下的有效折射率大于脊条区外的有效折射率，因此，光场被限制在侧向的活性层中，这是由于在p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层65中形成的脊形波导结构所致。另一方面，由于活性层的折射率大于n型GaN包复层45和p-型GaN包复层60，n-型Al_0.14Ga_0.86N/GaNMD-SLS包复层40和p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层60的折射率，因此，通过n型GaN包复层45，n-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层40，p-型GaN包复层60，和p-型Al_0.14Ga_0.86N/GaN MD-SLS包复层55，在横向将光场限制在活性层中。因此，获得了基本上横模的操作。