[发明专利]半导体激光二极管及其制造方法

说明书

本发明涉及由化合物半导体构成，波长为从紫外到绿色的短波长光的半导体激光二极管及其制造方法。

现在，由于在蓝宝石基板上外延生长III-V族氮化物技术的进步，应用III-V族化全物半导体材料的发蓝光的发光二极管已发展到商品化的地步。例如，在“日经科学杂志”1994年10月号的第44页～第55页上，就登载有用有机金属化学气相淀积法(MOCVD法)向蓝宝石基板上淀积GaInN/AlGaN系统的双异质结构造而制成的发光的二极管的文章。通过把这种GaN系统的发蓝光材料应用于通常的激光二极管的构造的办法，可以制得短波长的半导体激光二极管。

例如，图19是人们早已熟知的GaAs系统的面发光型激光二极管的构成的剖面图。

图19的激光二极管给出了一种从nGaAs基板开始依次迭层上nGaAs缓冲层22、nAlGaAs包层23、非掺杂GaAs活性层24、pAlGaAs包层25、nGaAs阻挡(block)层26、pGaAs接触层27的构造。此外，使激光振荡的领域采用nAlGaAs包层23、非掺杂GaAs活性层24、pAlGaAs包层25和pGaAs接触层27的迭层构造、把nAlGaAs包层23一侧用前面反射膜28，pGaAs接触层27一侧用后面反射膜29分别夹起来形成共振器。在nGaAs基板21的表面上形成n电极，在pGaAs接触层27的表面上形成p电极，并从使前面反射膜28露出在nGaAs基板21一侧的开口部分30发射出激光。

此外，图20是人们早已熟知的端面发光型激光二极管的构成的剖面图。

该图给出了以nGaAs基板21、nGaAs缓冲层22、nAlGaAs包层23、非掺杂GaAs活性层24、pAlGaAs包层25、pGaAs接触层26的顺序所迭层的构造。在这种迭层构造中，在已劈开的面上分别相向地形成前面反射膜28和后面反射膜29，并分别在nGaAs基板21的表面上形成n电极，在pGaAs接触层26的表面上形成p电极。在此活性层24的反射膜28和29之间，使光共振并被放大、并由前面反射膜28一侧发射出激光。

在图19和图20的两激光二极管构造中，将蓝宝石用作基板，用GaN材料取代GaAs材料，并用包层把活性层夹在中间的双异质结构造，通过把非掺杂GaInN分别作成用n型和p型的AlGaN将之夹在中间的构造的办法，就可以得从紫外到绿光的短波长光的半导体激光二极管。

在用GaN材料制成的半导体激光二极管中，随着在蓝宝石基板上外延生长GaN系统半导体的技术的进步，材料质量也有了飞跃地进步。但是，在图19和图20的器件构造中，如果仅仅是用上述的材料进行置换的话，短波长光的半导体激光二极管的实现是困难的。

在把是上述发蓝光的材料用于图19那种构成的情况下，虽然作为基板应用了蓝宝石，但由于蓝宝石是一种绝缘物质，如果仅仅是把n电极设置于蓝宝石基板上的活，则存在着不可能使产生激光振荡的双异质结构造部分通电，从而不可能产生激光振荡这样的问题。

另外，在加工工艺方面也有问题。在基板21上迭层上22～20之后，要形成一直开口到nAlGaAs包层23的开口部分，但是在作为基板的蓝宝石上，刻蚀等等的加工非常之困难，比如说活性层24或包层25等，产生了要在多于必需个数的部位开口的情况，故存在着付成品率降低的问题。

再有，在把上述发蓝光的材料应用到图20那种构成中去的时候，由于蓝宝石和GaN系统材料难于劈开，不能得到使激光共振的充分的劈开面，故不可能实现这种端面发光型半导体激光二极管。

本发明就是为了解决上述各个问题而形成的，目的是提供一种实现从绿光到紫外这一范围的短波长光的振荡的高性能面发光型的激光二极管及其制造方法。

本发明所涉及的半导体激光二极管具备有(1)第1接触层，它由埋设于基板中，使得在绝缘性基板的主面一侧有露出面的第1导电型半导体构成，(2)半导体层，它是依次迭层由第1导电型半导体构成的第1包层、活性层、由第2导电型半导体构成的第2包层和由第2导电型半导体构成的第2接触层面构成的，并形成为使第1包层与第1接触层进行接合，(3)设于第1包层的露出面上的孔，它使第1包层能在基板的主在一侧露出来，(4)在该孔内、形成于第1包层的表面上的第1反射镜，(5)形成于半导体中的第2接触层上并使之与上述第1反射镜面对面的第2反射镜，(6)形成于基板的主面上并付之第一接触层的露出来的面相连接的电极。

第1接触层的露出面被构成为使之形成为与基板的主面的端边(端面边缘)相连续的大体同一平面。