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CN101689749B - A1N衬底上的GaN激光器及其制造方法 - Google Patents

A1N衬底上的GaN激光器及其制造方法 Download PDF

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CN101689749B CN2008800179404A CN200880017940A CN101689749B CN 101689749 B CN101689749 B CN 101689749B CN 2008800179404 A CN2008800179404 A CN 2008800179404A CN 200880017940 A CN200880017940 A CN 200880017940A CN 101689749 B CN101689749 B CN 101689749B
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Abstract

提出了一种Ga(In)N基激光器结构及其相关制造方法，其中Ga(In)N基半导体激光器以避免半导体结构中不适当的拉伸应力所需要的方式形成在AlN或GaN衬底(20)上。根据本发明的一个实施例，Ga(In)N基半导体激光器提供在具有AlGaN晶格调整层(30)的AlN或GaN衬底上，其中激光器的衬底(20)、晶格调整层(30)、下覆区(60)、有源波导区(40)、上覆区(50)以及N和P型接触区(70，60)在半导体激光器中形成一结构连续。公开并要求保护了另外的实施例。

Description

A1N衬底上的GaN激光器及其制造方法
相关专利申请的交叉参考
本申请要求2007年5月31日申请的美国临时申请60/932,450和2007年8月15日申请的美国申请11/893,188的权益。
发明背景
本发明涉及Ga(In)N半导体激光器以及，更具体地，上述半导体激光器的设计和制造。
发明概要
具有由GaN和/或GaInN组成的有源波导区的半导体激光器覆盖从UV至红光的光发射，且此处全部称为Ga(In)N基半导体激光器。本发明人已经认识到，虽然405nmGa(In)N基半导体激光器已经商业化，但是有持续的驱动力来发展商业上可行的蓝光和绿光Ga(In)N基半导体激光器。因此，虽然本发明的概念不局限于蓝光和绿光光发射的字面含义，本发明的一个目的是提供激光器的设计和制造步骤，以改善商业上可行的蓝光和绿光Ga(In)N基半导体激光器的前景。
GaN基半导体激光器经常采用氮化铝镓(AlGaN)覆层，但是AlGaN和GaN之间的折射率反差相对较小，特别是在蓝光/绿光的光学范围中。因此，本发明人已经认识到，需要在AlGaN中有相对高的Al含量以增加折射率反差并改善激光器的操作。本发明人也认识到，在半导体激光器结构中的AlGaN层的Al含量和/或层的厚度有应用限制，因为这些层经常处于拉伸应变中，其可导致破裂或其他结构缺陷。
根据本发明，提出了GaN激光器结构及其相关制造方法，其中，Ga(In)N基半导体激光器结构以避免半导体结构中不适当的拉伸应力所需要的方式形成在AlN或GaN衬底上。根据本发明的一个实施例，Ga(In)N基半导体激光器提供在具有AlGaN晶格调整层的AlN或GaN衬底上，其中激光器的衬底、晶格调整层、下覆区、有源波导区、上覆区以及N和P型接触区在半导体激光器中形成一结构连续体(compositional continuum)。
根据本发明的另一实施例，在晶格调整层中的平均Al含量或者为(i)基本上等于上和下覆区的Al含量；或者为(ii)充分大于上和下覆区的Al含量以保证当形成在晶格调整层上时上和下覆区呈压缩或未拉伸的状态；或者为(iii)小于上和下覆区的Al含量以使当形成在晶格调整层上时上和下覆区呈拉伸的状态，但仅达到使拉伸状态中导致的应变不超过上和下覆区的破裂阈值的含量。
公开了另外的实施例，包括制造根据本发明的半导体激光器的方法，且通过下面的关于本发明和所附权利要求的详细描述而理解。
附图简述
当与附图相结合时，可以对本发明特定实施例的下面详细描述作最佳的理解，其中相同的结构用相同的标号来表示，且其中：
图1是根据本发明的多个实施例的适当的半导体激光器设计的总体示意性示例。
具体实施方式
先参考图1，需要注意的是，虽然本发明的概念可运用于多种半导体激光器，包括例如，边缘发射分布的布拉格反射式(DBR)激光器和垂直腔面发射激光器(VCSEL)，但是本发明的各种概念可通过参考配置作为边缘-发射激光二极管的半导体激光器10来示例。通常，半导体激光器10包括衬底20、晶格调整层30、在上覆区50和下覆区60之间插入的有源波导区40、N型接触区70和P型接触区80，它们的每一个都在下面作出了进一步详细描述。正如熟悉半导体激光器的设计的人员所明白的，边缘-发射激光二极管采用上和下覆区50、60来引导相干发射光朝向激光器叠层的一侧边缘。相反地，VCSEL是一种半导体激光二极管，其中激光束从激光器叠层的顶表面发射且采用上和下布拉格反射器代替或结合边缘-发射激光二极管的上和下覆区。边缘-发射和VCSEL结构的特定的元件结合到一般激光器发光的方法的更详细的操作描述可从本学科现有的可获得的文献中得到。
在示例实施例中，衬底20包括AlN或GaN，并且晶格调整层30包括形成在衬底20上方的AlGaN。虽然晶格调整层30可以非导电，但是在一些实施例中预期AlGaN晶格调整层30的至少一部分可包括导电性掺杂的AlGaN。典型地，衬底20和晶格调整层30包括基本上纯的，即，至少大约99％纯的、单晶AlN、GaN或AlGaN。虽然晶格调整层30，其也可容易地得到95％或更高的纯度，在不脱离本发明的范围的情况下可用多种方式形成在衬底上，但是需要注意的是，AlGaN层可通过先生长AlN或GaN然后梯度地得到AlGaN所需组成的方式生长在AlN或GaN衬底上。这种方式的生长是持续的，直到达到所需的厚度。优选地，该厚度应足够保证AlGaN晶格调整层30的完全或几乎完全的放松。可选地，包括AlGaN的所需组成的晶格调整层30可直接生长在AlN或GaN衬底20上，但是可以预见，直接生长可生长出在其表面附近有高密度位错的晶格调整层30。
为完成半导体激光器10的制造，下覆区60形成在晶格调整层30上方且包括导电性掺杂的AlGaN。有源波导区40形成在下覆区60上方且包括一构造为用于激光发射的Ga(In)N基量子阱结构。上覆区50形成在有源波导区40上方且包括导电性掺杂的AlGaN。N和P型接触区横跨有源波导区而导电性地耦合且包括GaN或AlGaN。如上面指出的，本发明人已经认识到与AlN或GaN衬底上的Ga(In)N半导体激光器结构的制造有关的许多重要设计。特别地，在Ga(In)N半导体激光器结构中AlGaN层的Al含量和/或层厚度有一使用限制，因为这些层经常处于拉伸应力下，其可导致破裂或其它结构缺陷。通过提供分别具有适应于消除或显著降低破裂形成的各自的Al含量的半导体激光器结构，这些挑战可至少部分地解决。
例如，需要相对高Al含量的AlGaN覆层，例如10％-20％Al，以得到在绿光波长范围内的高指数对比波导，本发明人已经认识到了在AlGaN晶格调整层30以及上和下覆层50、60中选择优化的Al含量的优势贡献。特别地，当AlGaN用于制造AlN或GaN衬底上的Ga(In)N基半导体激光器时，结构中的特定层的晶格常数将反比于其中的Al含量。具有低的Al含量的层将具有大的晶格常数且将趋向于在具有高Al含量的结构中减小任何其它关联层的拉伸应力。因此，在本发明的特定实施例中，通过提供一具有Al含量高于关联覆层的Al含量的AlGaN晶格调整层，Ga(In)N基半导体激光器生长在AlN或GaN衬底上。这样，通过保证半导体结构为未拉伸或在压缩中，可以防止随后形成在晶格调整层30上的层的破裂，因为未拉伸的层或处于压缩的层比处于拉伸应力的层更不易受影响而破裂。可选地，如果可预期通过提供一具有Al含量稍微低于关联覆层的Al含量的AlGaN晶格调整层，Ga(In)N基半导体激光器可生长在AlN或GaN衬底上，倘若导致的拉伸应力足够小以避免破裂。
更特别地，分别地，晶格调整层30的Al含量可表示为AlwGa1-wN，下覆区60的Al含量可表示为AlyGa1-vN，上覆区50的Al含量可表示为AluGa1-uN，其中，v＜1且u＜1。在这个参考系中，u、v和w的各值可建立或控制以使在晶格调整层30中的Al含量为(i)充分大于上和下覆区50、60的Al含量以保证当形成在晶格调整层30上时上和下覆区50、60呈压缩或未拉伸的状态，或(ii)小于上和下覆区50、60的Al含量以使当形成在晶格调整层30上时上和下覆区50、60呈拉伸的状态，但仅达到使拉伸状态中导致的应变不超过上和下覆区50、60的破裂阈值的含量。通常，Al含量至少部分地由激光的运行波长在Ga(In)N和AlGaN之间的所需指数对比来指示。例如，在本发明的特定实施例中需要相对高的指数对比，本发明人已经认识到，对于形成在AlN或GaN衬底上的Ga(In)N基半导体激光器，u、v和w的各值大于或约等于0.08。另外，优选保证满足一个或两个下面的u、v和w各值：w＞v-0.06且w＞u-0.06。
晶格调整层30的厚度应优选足以保证其在形成于衬底20上之后晶格处于放松的状态，即，在约1μm的量级上。例如，且非限制地，预期合适的半导体激光器可通过使用一个厚的AlGaN缓冲层支撑无破裂的AlxGa1-xN/GaN DBR的生长而制作在AlN衬底上以用于Ga(In)N VSCELs的制造。虽然示例的实施例示出晶格调整层30直接形成在AlN衬底20上，也可预期在衬底和晶格调整层30之间可提供一个或更多个插入层，在此情况下，晶格调整层30将仅形成在AlN衬底20的“上方”。同样地，虽然下覆区60直接形成在晶格调整层30上，也可预期在晶格调整层30和下覆层60之间可提供一个或更多个插入层，在此情况下，下覆层60将仅形成在晶格调整层30的“上方”。同样的描述可用于表述此处描述的其他层或区域为仅形成在相关层或区域的“上方”。
衬底20、晶格调整层30、下覆区60、有源波导区40、上覆区50以及N和P型接触区70、80在半导体激光器中形成这里所定义的“结构连续体”。更特别地，为了描述和定义本发明，应指出，当结构中的的一层中的至少一种成分可在结构中下一个叙述的层中找到时，结构中的一组层形成“结构连续体”。“双成分结构连续体”(dual component compositional continuum)出现在当结构中的的一层中的两种或更多的成分可在结构中下一个叙述的层中找到时。重点放在结构中“叙述”(recited)的层，如这里所定义的，因为可以预见“结构连续体”，无需应用于不是形成结构连续体的该组层的一部分的层。例如，参考图1，其中衬底20、晶格调整层30、下覆区60、有源波导区40、上覆区50以及N和P型接触区70、80形成结构连续体，可以预见半导体激光器可包括任何类型的、不满足结构连续条件的插入层。
在本发明的特定实施例中，衬底20、晶格调整层30、下覆区60、有源波导区40、上覆区50以及N和P型接触区70、80形成包括选自Al、Ga和N的成分的双成分结构连续体。更特别地，结构连续体从在AlN或GaN衬底20和AlGaN晶格调整层30的界面处的Al基或Ga基连续转变到在AlGaN晶格调整层30和AlGaN下覆区60的界面处的Al和Ga双成分结构连续体、到在AlGaN下覆区60和Ga(In)N基有源波导区40的界面处的Ga基连续。另外，在前面提及的结构连续体进一步包括越过Ga(In)N基有源波导区40和AlGaN上覆区50的Ga基连续。
虽然本发明的概念通常并不限于特定的有源波导区结构，为了示例，一合适的有源波导区结构在图1的附加细节中展现。例如，但非限制性地，有源波导区40可包括在相对的波导层44、46和电子阻挡层48之间插入的量子阱增益区42。量子阱增益区42可包括构造成一个或更多量子阱层、一个或更多多量子点层、或它们的结合的且可构造为发射波长低于550nm的光的一个或更多量子阱。根据本发明的一个实施例，量子阱增益区42包括GaN/GaInN、GaInN/GaInN或AlGaN/GaInN多量子阱或量子点且相对的波导层包括具有相对的N型和P型导电的GaN或GaInN。也可预期，该量子阱增益区可包括具有比相关屏障层更高能级的铟的GaInN/GaInN。进一步可预期，AlGaInN可合适地用于量子阱增益区42和相关波导层44、46。优选地，量子阱增益区包括Ga1-yInyN或AlxGa1-x-yInyN，其中x至少近似于0，且y至少近似于0.05。进一步，电子阻挡层48包括P型AlGaN。可预期，另外的有源波导区结构也将适合于根据本发明的教导的变形。
同样地，虽然本发明的概念通常并不限于特定的覆层和接触区结构，可预期形成在有源波导区40上方的上覆区50可包括P型AlGaN/GaN超晶格覆层，而下覆区60包括N型AlGaN。N型接触区70在图1中大体示出且可通过N型下覆区60和在下覆区60界面上的导电接触72以图1中示出的方式形成。另外，可预期下波导层44的全部或部分以及任何相关屏障层或阱也可进行N型掺杂以形成下接触区70。同样地，P型接触区80在图1中大体示出且可包括形成在上覆区50上方的P型GaN层82和在该P型GaN层界面上的导电接触84。
进一步，虽然本发明的概念在此描述为主要参考电泵浦激光器结构，可预期，本发明的各种优点也可运用于光泵浦激光器，在此情况下，上和下覆区50、60将无需是导电性掺杂的。
注意，此处提到Ga(In)N基有源波导区或Ga(In)N基半导体激光器，应宽泛地理解为涵盖任何半导体激光器，其中半导体激光器的有源波导区包括至少部分由GaN或GaInN形成的量子阱结构。
另外，此处对于本发明的组件以特定的方式“构造”或包括特定特性或功能的叙述是结构性的叙述，与预期用途叙述相对。例如，此处对于Ga(In)N激光器“构造”为VCSEL或DBR边缘-发射激光器表示激光器的现有物理条件，同样地，视为激光器的结构特征的明确叙述。
注意，在此使用时，术语“优选地”、“一般地”和“代表性地”，不用于限制要求保护的发明范围或意味某个特征对于要求保护的发明结构或功能是关键的、基本的或至关重要的。相反，这些术语仅用于确定本发明一实施例的特定方面或强调可或不可用于本发明特定实施例的可替换或附加的特征。
为了描述和定义本发明，值得注意的是术语“基本上”和“近似于”在此处用于表示可导致任何数量比较关系、值、度量或其它表征的不确定的固有程度。术语“基本上”和“近似于”在此处也用于表示可从固定参考变化但不导致所讨论主题的基本功能变化。
应理解，本发明前述的详细描述意为提供一总体看法或框架以理解如要求的本发明的本质和特点。熟悉本领域的人员将明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种修正和变形。即，本发明涵盖了该些修正和变形，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。例如，虽然本发明的一些方面在此处确定为优选的或特定的优点，可预期本发明无需限制为本发明的这些优选方面。

Claims (5)

1.一种半导体激光器的制造方法，该半导体激光器包括衬底、晶格调整层、在上覆区和下覆区之间插入的有源波导区、N型接触区和P型接触区，其中该方法包括：
提供包括AlN或GaN的衬底；
在衬底上方形成包括AlwGa1-wN的晶格调整层，其中w＜1；
在晶格调整层上方形成包括AlvGa1-vN的下覆区，其中v＜1；
在下覆区上方形成Ga(In)N基有源波导区且配置Ga(In)N基有源波导区以发射激光；
在有源波导区上方形成包括AluGa1-uN的上覆区，其中u＜1；
越过有源波导区使包括GaN或AlGaN的N和P型接触区导电性耦合；以及
控制铝含量系数u、v和w以使在晶格调整层中的Al含量为(i)充分大于上覆区和下覆区中的Al含量以保证当形成在晶格调整层上方时上覆区和下覆区呈压缩或未应变的状态，或(ii)小于上覆区和下覆区的Al含量以使当形成在晶格调整层上方时上覆区和下覆区呈拉伸的状态，但其拉伸的程度仅使得拉伸状态中导致的应变不超过上覆区和下覆区的破裂阈值，
其中所述Ga(In)N基有源波导区是由GaN和/或GaInN组成的有源波导区。
2.如权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其中结构连续体从在衬底和晶格调整层的界面处的Al基或Ga基连续体转变到在晶格调整层和下覆区的界面处的Al和Ga双成分结构连续体，再到在下覆区和有源波导区的界面处的Ga基连续体。
3.一种半导体激光器的制造方法，该半导体激光器包括衬底、晶格调整层、在上覆区和下覆区之间插入的有源波导区、N型接触区和P型接触区，其中该方法包括：
提供包括AlN或GaN的衬底；
在衬底上方形成包括AlwGa1-wN的晶格调整层，其中w＜1；
在晶格调整层上方形成包括AlvGa1-vN的下覆区，其中v＜1；
在下覆区上方形成Ga(In)N基有源波导区且配置Ga(In)N基有源波导区以发射激光；
在有源波导区上方形成包括AluGa1-uN的上覆区，其中u＜1；
越过有源波导区使包括GaN或AlGaN的N和P型接触区导电性耦合；以及
控制铝含量系数u、v和w以使u、v和w的各值大于或约等于0.08，且使w＞v-0.06且w＞u-0.06，
其中所述Ga(In)N基有源波导区是由GaN和/或GaInN组成的有源波导区。
4.一种半导体激光器，包括衬底、晶格调整层、在上覆区和下覆区之间插入的Ga(In)N基有源波导区、N型接触区和P型接触区，其中：
衬底包括AlN或GaN；
晶格调整层形成在衬底上方且包括AlGaN；
下覆区形成在晶格调整层上方且包括AlGaN；
有源波导区形成在下覆区上方且配置成发射激光；
N和P型接触区越过有源波导区导电性地耦合且包括GaN或AlGaN；并且
晶格调整层的Al含量可表达为AlwGa1-wN，其中w＜1；
下覆区的Al含量可表达为AlvGa1-vN，其中v＜1；并且
v和w的各值使得在晶格调整层中的Al含量为(i)充分大于下覆区中的Al含量以保证当形成在晶格调整层上时下覆区呈压缩或未应变的状态，或(ii)小于下覆区的Al含量以使当形成在晶格调整层上时下覆区呈拉伸的状态，但其拉伸的程度仅使得拉伸状态中导致的应变不超过下覆区的破裂阈值，
其中所述Ga(In)N基有源波导区是由GaN和/或GaInN组成的有源波导区。
5.如权利要求4所述的半导体激光器，其中：
上覆区形成在有源波导区上方且包括导电性掺杂的AlGaN；
上覆区的Al含量可表达为AluGa1-uN，其中u＜1；以及
u和w的各值使得在晶格调整层中的Al含量为(i)充分大于上覆区中的Al含量以保证当形成在晶格调整层上时上覆区呈压缩或未应变的状态，或(ii)小于上覆区的Al含量以使当形成在晶格调整层上时上覆区呈拉伸的状态，但其拉伸的程度仅使得拉伸状态中导致的应变不超过上覆区的破裂阈值。
CN2008800179404A 2007-05-31 2008-05-28 A1N衬底上的GaN激光器及其制造方法 Expired - Fee Related CN101689749B (zh)

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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5171318B2 (ja) * 2008-03-05 2013-03-27 キヤノン株式会社 面発光レーザアレイ
US8835998B2 (en) * 2009-12-14 2014-09-16 University Of Notre Dame Du Lac Compositionally graded heterojunction semiconductor device and method of making same
US8358673B2 (en) * 2011-02-17 2013-01-22 Corning Incorporated Strain balanced laser diode
CN102508940B (zh) * 2011-09-30 2013-07-31 哈尔滨师范大学 AlGaN/GaN太赫兹量子级联激光器有源区结构的模拟设计方法
US8981338B2 (en) * 2012-03-23 2015-03-17 Sanken Electric Co., Ltd. Semiconductor photocathode and method for manufacturing the same
GB2531568B (en) * 2014-10-22 2018-07-04 Toshiba Res Europe Limited An optical device and method of fabricating an optical device
US9444224B2 (en) * 2014-12-08 2016-09-13 Palo Alto Research Center Incorporated Nitride laser diode with engineered non-uniform alloy composition in the n-cladding layer
US11152768B2 (en) 2015-10-13 2021-10-19 The Regents Of The University Of California System and method for bound state in continuum laser sources
CN106876531B (zh) * 2017-01-12 2019-08-23 华灿光电（浙江）有限公司 一种发光二极管的外延片及其制备方法
CN111200235A (zh) * 2020-01-10 2020-05-26 松山湖材料实验室 片上集成AlGaN脉冲激光器制备方法及其器件

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5787104A (en) * 1995-01-19 1998-07-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same
JP2820140B2 (ja) * 1996-12-13 1998-11-05 日本電気株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザ
JP3897186B2 (ja) * 1997-03-27 2007-03-22 シャープ株式会社 化合物半導体レーザ
CA2322490C (en) * 1998-03-12 2010-10-26 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
US6328796B1 (en) * 1999-02-01 2001-12-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Single-crystal material on non-single-crystalline substrate
US6711191B1 (en) * 1999-03-04 2004-03-23 Nichia Corporation Nitride semiconductor laser device
JP2000277860A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子
US6535536B2 (en) * 2000-04-10 2003-03-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser element
US6914922B2 (en) * 2000-07-10 2005-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride based semiconductor light emitting device and nitride based semiconductor laser device
JP2002111134A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP3515974B2 (ja) * 2001-06-13 2004-04-05 松下電器産業株式会社 窒化物半導体、その製造方法及び窒化物半導体素子
WO2002103812A1 (fr) * 2001-06-13 2002-12-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconducteur au nitrure, procede de production de ce dernier et element semiconducteur au nitrure
US6815241B2 (en) * 2002-09-25 2004-11-09 Cao Group, Inc. GaN structures having low dislocation density and methods of manufacture
FR2853141A1 (fr) * 2003-03-26 2004-10-01 Kyocera Corp Appareil a semi-conducteur, procede pour faire croitre un semi-conducteur a nitrure et procede de production d'un appareil a semi-conducteur
US7822113B2 (en) * 2003-12-19 2010-10-26 Broadcom Corporation Integrated decision feedback equalizer and clock and data recovery
JP2006179565A (ja) * 2004-12-21 2006-07-06 Sony Corp 半導体レーザ素子
US7812366B1 (en) * 2005-03-18 2010-10-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Ultraviolet light emitting AlGaN composition, and ultraviolet light emitting device containing same
KR100738527B1 (ko) * 2005-07-13 2007-07-11 삼성전자주식회사 광펌핑 반도체 레이저

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