[发明专利]半导体发光器件的制造方法和半导体发光器件

说明书

本发明涉及半导体发光器件的制造方法和利用这种方法制成的半导体发光器件，更具体地说，涉及一种制造在衬底上有多层膜的半导体器件的方法和用这种方法制成的半导体发光器件，其中的多层膜包括活性层。

用于从光学记录介质例如CD(小型光盘)和DVD(数字通用光盘)读出(重放)信息和/或将信息写入(记录)其中的光学传感器包括半导体发光器件。

这样的半导体发光器件的作为范例的结构示于图7A和图7B，图7A和图7B分别是平面图和沿图7A中的ⅦB-ⅦB线取的剖面图。这些图所示的半导体器件在单个衬底101上有第一半导体激光元件L101和第二半导体激光元件L201，这两元件在发光波长上彼此不同。半导体激光元件L101、L201分别包括多层薄膜图案P101、P201和各自在其上形成的电流注入层105、205，而多层膜图案P101、P201各自包括：下覆盖层102、202；各自有量子阱结构的活性层103、203；和各自有不同于下覆盖层102、202的导电类型的上覆盖层104、204，它们按上面顺序堆叠。

在这种半导体发光器件的制造工艺中，首先在例如GaAs(砷化镓)制成的衬底101上，外延生长用于构成第一半导体激光元件L101的、由AlGaAs基(砷化铝镓基)材料制成的多层膜。然后使多层膜构成图案，以便按预先确定的彼此间的间隔距离形成多个第一多层膜图案P101。在此，单个第一多层膜图案P101有大约150μm的均匀线宽。在衬底101上外延生长用于构成多个第二半导体激光元件L201的、由AlGaInP基(铝-镓-铟-磷-基)材料制成的多层膜，然后，使多层膜构成图案，以便在每个相邻的第一多层膜图案P101之间形成多个有恒定宽度的第二多层膜图案P201。

随后，使各个多层膜图案P101、P201的顶外延层形成图案，以便在第一多层膜图案P101的顶上形成第一电流注入层105，并且与此相似，在第二多层膜图案P201的顶上形成第二电流注入层205，以便使电流注入层分别沿着两图案P101、P201的纵向方向延伸。这就在相应的多层膜图案P101、P201中各自的活性层103、203内形成电流阻塞(bottlenecking)层103a、203a(所谓带)。然后把衬底101分成对，即在其上形成的第一多层膜图案P101和第二多层膜图案P201成为一对，然后把多层膜图案P101、P201以及衬底101整个在垂直于它们的纵向方向的平面处劈开。这样，就获得在单一衬底101上有发光波长不同的半导体激光元件L101、L201的半导体发光器件。

在这样获得的半导体发光器件中，活性层103、203由于在多层膜图案P101、P201两端有劈开面而具有谐振结构，使得从活性层103、203发出的光能产生谐振，并通过这样的劈开面引出。

可是，有这样结构的半导体发光器件的不足之处在于：由于界面能级、导热不良和在劈开面附近的光密度大，在劈开面附近的活性层103、203的带隙比在中心部分的小。因此，在包括AlGaInP基材料的半导体激光元件中，在带203a的中心部分附近发出的光似乎在劈开面附近被吸收，这令人遗憾地增加了发热量，限制了最大振荡输出和引起劈开面破裂。

为了克服上述的问题，提出能扩大活性层在劈开面附近的带隙的所谓窗口结构。可把基于这种窗口结构的半导体发光器件粗略分为两类，一类的多层膜图案中劈开面旁边填充有大带隙材料，另一类的多层膜图案中在劈开面附近扩散杂质，以便破坏活性面的超晶格结构来扩大带隙。

可是，制造这种窗口结构要求复杂的工艺和高精度的加工技术，这样提高了半导体发光器件的生产成本和降低了产量。

例如，在制造发红色激光的半导体发光器件中，以Zn(锌)作为杂质在劈开面附近向活性层扩散。可是，锌往往会在活性层内造成非发射敏感元件(sensor)，这是特性恶化的原因，并且如果出现在发光区域，就危及器件的可靠性。因此，有必要在劈开面附近使在活性层内扩散的锌量大，以便扩大带隙，但必须使作为发光区域的中心区域处锌量接近零。这样，为了精确地控制锌的扩散面积和扩散深度，需要先进的加工工艺。

因此，本发明的一个目的是提供能容易获得窗口结构而无需依赖先进工艺的半导体发光器件的制造方法和用这种方法获得的半导体发光器件。