发明名称 表面发光半导体雷射元件
摘要 本发明提供一种表面发光半导体雷射元件,其包括一基板、一包括一位于该基板上之半导体多层之下反射器、一位于该下反射器上之作用层、一包括一位于该作用层上之半导体多层之上反射器、一复合半导体层,其具有用于曝露该上反射器及扩大遍及该上反射器之一第一开口、及一金属膜,其具有用于曝露位于该第一开口之内的该上反射器及扩大遍及该复合半导体层之一第二开口,其中该金属膜及该复合半导体层构成一复合折射率分布结构而一复合折射率系从该第二开口的中心向外变化。也提供一种单峰横向模式发射雷射光的方法。
申请公布号 TWI276273 申请公布日期 2007.03.11
申请号 TW093114129 申请日期 2004.05.19
申请人 新力股份有限公司 发明人 渡部义昭;成井启修;黑水勇一;山内义则;田中嘉幸
分类号 H01S5/183(2006.01) 主分类号 H01S5/183(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种表面发光半导体雷射元件,其包括: 一基板, 一下反射器,其包括一位于该基板上之半导体多层 , 一作用层,其位于该下反射器上, 一上反射器,其包括一位于该作用层上之半导体多 层, 一复合半导体层,其具有一用于曝露该上反射器及 扩大至整个上反射器之第一开口,及 一金属膜,其具有一用于曝露位于该第一开口内的 该上反射器及扩大至整个复合半导体层之第二开 口, 其中该金属膜及该复合半导体层构成一复合折射 率分布结构而一复合折射率系从该第二开口的中 心向外变化。 2.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,其中在该复合折射率分布结构中,该复合折射 率系从该第二开口的中心向外等向变化。 3.一种表面发光半导体雷射元件,其包括: 一基板, 一下反射器,其包括一位于该基板上之半导体多层 , 一作用层,其位于该下反射器上, 一上反射器,其包括一位于该作用层上之半导体多 层, 一复合半导体层,其具有一用于曝露该上反射器及 扩大至整个上反射器之第一开口,及 一金属膜,其包括一环形膜及一岛状膜,该环形膜 具有一用于曝露位于该第一开口之内的上反射器 之第二开口,该环形膜扩大至整个复合半导体层, 及该岛状膜如岛形置放于该第二开口内的上反射 器上面, 其中该金属膜及该复合半导体层构成一复合折射 率分布结构而一复合折射率系从该第二开口的中 心向外变化。 4.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,进一步包括一绝缘膜,其具有一位于该第一开 口的外面用于曝露该复合半导体层之第三开口,且 插入该复合半导体层及该金属膜之间,其中该金属 膜、该复合半导体层、及该绝缘膜构成一复合折 射率分布结构而一复合折射率系从该第二开口的 中心向外变化。 5.如申请专利范围第3项之表面发光半导体雷射元 件,进一步包括一绝缘膜,其具有一位于该第一开 口的外面用于曝露该复合半导体层之第三开口,且 插入该复合半导体层及该金属膜之间,其中该金属 膜、该复合半导体层、及该绝缘膜构成一复合折 射率分布结构而一复合折射率系从该第二开口的 中心向外变化。 6.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,其中该复合半导体层具有包括复数个具有不同 杂质浓度层之该第一开口, 该等第一开口之各开口位于个别复合半导体层上, 其具有从复数个复合半导体层的上层至下层逐步 变小的直径,及 个别复合半导体层的该等杂质浓度之各杂质浓度 从复数个复合半导体层的上层至下层逐步减少。 7.如申请专利范围第3项之表面发光半导体雷射元 件,其中该复合半导体层具有包括复数个具有不同 杂质浓度层之该第一开口, 该等第一开口之各第一开口位于个别复合半导体 层上,其具有从复数个复合半导体层的上层至下层 逐步变小的直径,及 个别复合半导体层的该等杂质浓度之各杂质浓度 从复数个复合半导体层的上层至下层逐步减少。 8.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,其中该金属膜包括一电极,及该复合半导体层 包括一与该金属膜欧姆接触之接触层。 9.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,进一步包括一邻近该上反射器或该下反射器上 之该作用层的电流限制层,并形成为一平台柱。 10.如申请专利范围第1项之表面发光半导体雷射元 件,其中一电流限制层于中心处具有一非氧化电流 注入区,及其中该非氧化电流注入区系位于该第一 开口下方,且具有杂质浓度51018CM-3及具有均匀电 流注入密度。 11.一种生产表面发光半导体雷射元件的方法,其包 括以下步骤: 依序地于一基板上层叠一之包括一半导体多层下 反射器、一作用层、一上反射器、及一接触层,该 上反射器包括一具有一含高Al层的半导体多层, 蚀刻具有含高Al层的该上反射器以形成平台柱, 形成一绝缘膜于该平台柱的接触层上及该平台柱 的一侧, 形成一开口在该接触层上面的绝缘膜上以曝露该 接触层, 形成一开口于该接触层上,其小于该绝缘膜上的开 口以曝露该上反射器, 形成一金属膜,其系由该上反射器上的一电极及该 接触层组成,及 形成一开口于该金属膜上,其小于该接触膜上的开 口以曝露该上反射器。 12.如申请专利范围第11项之生产表面发光半导体 雷射元件的方法,进一步包括以下步骤: 在形成该平台柱的步骤后,于蒸汽下氧化具有平台 柱的含高Al的层以留一具有含高Al的中央区作为包 括一具有非氧化含高Al的层之第一电流注入区,及 形成一电流限制区,其包括一围绕该电流注入区之 氧化Al层。 13.如申请专利范围第11项之生产表面发光半导体 雷射元件的方法,其中于该上反射层上形成该接触 层的步骤中,形成复数个接触层致使各杂质浓度从 上层至下层逐步或逐渐减少,及其中在该接触层上 形成开口小于该绝缘膜上的开口以曝露该上反射 器的步骤中,形成该等开口于各接触层上致使藉由 利用各杂质浓度逐步减少或从上层至下层逐渐减 少造成的蚀刻率差的事实使各开口直径逐步减少 或从上层至下层逐渐减少。 14.如申请专利范围第11项之生产表面发光半导体 雷射元件的方法,其中于该上反射层上形成该接触 层的步骤中,形成复数个接触层致使各Al成分逐步 减少或从上层至下层逐渐减少,及其中在该接触层 上形成开口小于该绝缘膜上的开口以曝露该上反 射器的步骤中,形成该等开口于各接触层上致使藉 由利用各Al成分逐步减少或从上层至下层逐渐减 少造成的蚀刻率差的事实使各开口直径逐步减少 或从上层至下层逐渐减少。 图式简单说明: 图1为显示根据本发明的第一具体实施例的表面发 光半导体雷射元件的结构之断面图; 图2为图1的表面发光半导体雷射元件的俯视图; 图3A为显示根据本发明的第一具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的主要部份之示意断面图; 图3B为显示对应图3A所示主要部份的功能之示意断 面图; 图4为显示根据本发明的第一具体实施例的表面发 光半导体雷射元件的远场图案(FFP)之一曲线; 图5A为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图5B为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图6C为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图6D为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图7E为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图7F为显示根据本发明的第二具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的制造步骤之断面图; 图8为显示根据本发明的第三具体实施例的表面发 光半导体雷射元件的结构之断面图; 图9为显示根据本发明的第三具体实施例的表面发 光半导体雷射元件的结构之断面图; 图10A为显示根据本发明的第四具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的结构之断面图; 图10B为显示根据本发明的第四具体实施例的表面 发光半导体雷射元件的结构之平面图; 图10C为根据发明第四具体实施例横向模式的波形; 图11为显示比较例子中表面发光半导体雷射元件 的结构之断面图; 图12为显示传统表面发光半导体雷射元件的结构 之断面图; 图13A为显示传统表面发光半导体雷射元件的制造 步骤之断面图; 图13B为显示传统表面发光半导体雷射元件的制造 步骤之断面图; 图14A为显示根据本发明的一具体实施例的表面发 光半导体雷射元件的主要部份之示意断面图; 图14B为显示图14A所示主要部份的功能之示意断面 图。
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