[发明专利]氮化物半导体发光器件

说明书

本申请是申请日为2006年10月8日、发明名称为“氮化物半导体发光器件及其制备方法”的第200610142001.5号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种设置有III-V族氮化物半导体层以及设置有形成在其腔的端面上的端面涂覆膜的氮化物半导体发光器件。

背景技术

近年，由于对光盘不断增加的高密度存储能力的需要，人们已经拟定了使用蓝色半导体激光的蓝光盘(BD)和高密度DVD(HD-DVD)的标准，并且已经有了用于它们的商用解码器等。这些新近开发的盘提供了更高的密度(通过更易于形成双层盘)以及允许快速的写入。然而，为了获益于这些优点，需要使用高度可靠、高输出的蓝色半导体激光器。

通常，从CD和DVD重放和对其的写入通过使用AlGaAs基或InGaAlP基半导体激光器实现，其中为了防止腔端面的退化和防止对腔端面的光学损伤，对腔端面涂敷了比如SiO₂、Si₃N₄、氧化铝等的电介质膜。但是，不利的是，已经确认在蓝色半导体激光器中使用该技术将导致驱动电流的快速增加。这就必需涂敷技术的改进。

JP-A-2002-335053认为导致端面退化的一个原因就是端面涂敷膜较差的粘附，并提出了使用置于之间的金属粘附层在腔端面上形成端面涂敷膜。

然而，不利的是，使用金属膜作为粘附层导致腔端面上pn结处的短路，还导致光吸收的增加。由于氮化物半导体激光器以短激发波长工作，并且其发射的光具有高的能量，因此即使是略微的光吸收也使得发射端面退化，使得不能实现光输出高于100mW的高输出器件。另一方面，从避免pn结处的短路和减小光吸收的观点来看，需要膜厚度为10nm以下，更优选的为5nm以下，特别优选的为2nm以下。这涉及膜厚度控制困难，导致产率下降。

其他的不利之处在于，当氧化物形成的端面涂敷膜直接形成在腔端面上，或者在之间具有形成为粘附层的金属层，包含在端面涂敷膜中的氧会氧化了腔端面或粘附层，由此降低了激光的激发效率。这不但增加了工作电压和功耗，而且导致低的寿命。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种氮化物半导体发光器件，该氮化物半导体发光器件通过提供将腔端面与包含在氧化铝形成的端面涂覆膜中的氧分隔开的隔离层而具有高的可靠性和高的制造效率，该氮化物半导体发光器件因此不需要形成金属粘附层时所要求的膜厚度的精确控制，尽管该金属粘附层在腔端面和端面涂覆膜之间提供了足够的粘附。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种氮化物半导体发光器件，其包括：III-V族氮化物半导体层；设置在III-V族氮化物半导体层中的腔；以及在腔的端面上形成的端面涂覆膜。这里，端面涂敷膜具有在其面对腔的端面的一侧上的氧化铝层。而且，在端面涂覆膜和腔的端面之间设置由氮化铝形成的隔离层；以及隔离层具有1nm以上且20nm以下的厚度。

通过该结构，在由氮化铝形成的隔离层和具有与隔离层接触的氧化铝(也含有铝)的端面涂覆膜之间的界面上发生氮原子和氧原子的互扩散。这在隔离层和端面涂覆膜之间得到了好的粘附性，由此允许端面涂覆膜经隔离层牢固地结合到腔端面上。形成隔离层的氮化铝的至少部分是非晶态的。这使得比涉及完全结晶时易于制造。而且，在隔离层中使用不含氧的氮化铝有助于将端面从含在端面涂覆膜之间的氧分隔开，由此有助于防止端面氧化。

当假设20nm以下的层厚时，可以形成很好状况的隔离层而没有产生裂纹。当将氮化铝膜形成在分裂氮化物半导体所形成的腔端面上时，膜紧密地堆积，但是含有较高的内应力，该高的内应力导致细微的裂纹和剥离。但是，该不利之处可以通过形成厚度非常薄的为20nm以下的隔离层来克服，并且其厚度优选为10nm以下。如果隔离层的膜厚度小于1nm，则不能充分地形成隔离层，并且不能提供足够的粘附。而且，由于半导体激光器是连续驱动的，所以热使得包含在涂覆膜中的氧从其内侧扩散到达端面，这可能损伤端面。因此，优选隔离层具有1nm以上且20nm以下的厚度。

隔离层通常通过磁控溅射工艺、等离子体化学气相沉积(CVD)工艺或电子回旋加速谐振(ECR)溅射工艺制备。通常，氮化铝通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在400℃以上的高温下生长；比较而言，氮化铝可以通过磁控管溅射工艺或ECR溅射工艺在室温下生长，以及通过等离子CVD工艺在200℃以下的温度生长，因此这些工艺允许形成隔离层而不使有源层退化。