发明名称 半导体雷射之制法
摘要 本发明之目的系在于提供一种半导体雷射之制法,其在半导体基板之一主面上在预定之成长温度以上的温度内形成活性层,系由随着成长温度上升而具有因单调递增能带隙而成长之性质的化合物半导体材料所构成,以上述预定之成长温度以上的温度使之在其雷射谐振器端面近旁之至少包含构成导波路领域的窗构造部形成领域,变得比其该窗构造部形成领域以外的领域还高温成长,并包含其上述窗构造部形成领域之能带隙变得比该窗构造部形成领域以外之领域的能带隙还大之制程者。
申请公布号 TW290751 申请公布日期 1996.11.11
申请号 TW084110795 申请日期 1995.10.12
申请人 三菱电机股份有限公司 发明人 元田隆;加藤学
分类号 H01L33/00;H01S3/19 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 赖经臣 台北巿南京东路三段三四六号白宫企业大楼一一一二室
主权项 1. 一种半导体雷射之制法,其特征为:在半导体基 板之 一主面上在预定之成长温度以上的温度内形成活 性层,系 由随着成长温度上升而具有因单调递增能带隙而 成长之性 质的化合物半导体材料所构成,以上述预定之成长 温度以 上的温度使之在其雷射谐振器端面近旁之至少包 含构成导 波路领域的窗构造部形成领域,变得比其该窗构造 部形成 领域以外的领域还高的温度下成长,并包含其上述 窗构造 部形成领域之能带隙变得比该窗构造部形成领域 以外之领 域的能带隙还大之制程者。2. 如申请专利范围第1 项之半导体雷射之制法,其中上述 活性层之材料为GaInP。3. 如申请专利范围第1项之 半导体雷射之制法,其中形成 上述活性层之制程,系藉由照射雷射光一面将该活 性层之 窗构造部近旁领域,比上述活性层之窗构造部形成 领域以 外之领域还高温加热而一面进行者。4. 如申请专 利范围第3项之半导体雷射之制法,其中上述 雷射光之照射领域的平面形状为点状,而上述雷射 光之照 射,系在上述窗构造部形成领域上使上述点状雷射 光扫描 而进行者。5. 如申请专利范围第4项之半导体雷射 之制法,其中将上 述雷射光之扫描周期定为活性层一单层成长的周 期以下之 周期。6. 如申请专利范围第3项之半导体雷射之制 法,其中上述 雷射光之照射领域的平面形状,和上述窗构造部形 成领域 之平面形状为同形状,而上述雷射光之照射,系在 上述窗 构造部形成领域上使上述雷射光之照射领域重叠 而进行者 。7. 如申请专利范围第1项之半导体雷射之制法, 其中形成 上述活性层之制程,系藉由将光照射于此,并一面 将该活 性层之窗构造部形成领域,比上述活性层之窗构造 部形成 领域以外之领域还高温加热而一面进行者。8. 如 申请专利范围第1项之半导体雷射之制法,其中做 为 使上述活性层成长之制程的前制程,系包含:藉由 蚀刻除 去上述半导体基板之上述窗构造部形成领域的里 面侧至预 定深度为止以形成凹部之制程;及将该凹部埋置形 成热传 导率比上述半导体基板还高的高热传导率层之制 程; 而上述活性层之成长,系使用藉由加热体自里面侧 加热上 述半导体基板之基板加热型MOCVD(有机金属化学汽 相沈积 法)装置进行者。9. 如申请专利范围第1项之半导 体雷射之制法,其中在使 上述活性层成长之制程的前制程上,含有藉由蚀刻 除去上 述半导体基板之上述窗构造部形成领域以外之领 域的里面 侧至预定深度为止以形成凹部之制程, 而上述活性层之成长,系使用藉由加热体自里面侧 加热上 述半导体基板之基板加热型MOCVD装置进行者。10. 如申请专利范围第1项之半导体雷射之制法,其中 在 形成上述凹部之制程后,包含将上述凹部埋置形成 热传导 率比上述半导体基板还低的低热传导率层之制程 。11. 如申请专利范围第1项之半导体雷射之制法, 其中在 使上述活性层成长之制程的前制程上,包含:藉由 蚀刻除 去上述半导体基板之上述窗构造部形成领域的里 面侧至预 定深度为止以形成凹部之制程;及在该凹部之底面 形成反 射率比上述半导体基板还低的低反射率膜之制程; 而上述活性层之成长,系使用藉由光源自里面侧加 热上述 半导体基板之基板加热型MOCVD装置进行者。12. 如 申请专利范围第1项之半导体雷射之制法,其中在 使上述活性层成长之制程的前制程上,包含:藉由 蚀刻除 去上述半导体基板之上述窗构造部形成领域以外 之领域的 里面侧至预定深度为止以形成凹部之制程;及在该 凹部之 底面形成反射率比上述半导体基板还高的高反射 率膜之制 程; 而上述活性层之成长,系使用藉由光源自里面侧加 热上述 半导体基板之基板加热型MOCVD装置进行者。13. 如 申请专利范围第1项之半导体雷射之制法,其中含 有在上述半导体基板之窗构造部近旁领域之上部, 以不接 触该半导体基板下,配置其平面形状和上述窗构造 部形成 领域之平面形状为同形状的加热器之制程, 而形成上述活性层之制程,系藉由上述加热器所散 发出之 热一面将该活性层之窗构造部形成领域,比上述活 性层之 窗构造部形成领域以外之领域还高温加热而一面 进行者。14.如申请专利范围第1项之半导体雷射之 制法,其中含有 藉由在上述半导体基板之窗构造部形成领域上导 入杂质至 预定深度为止,形成具有该半导体基板之导电型和 相反之 导电型的导电型反转领域之制程, 而形成上述活性层之制程,系藉由在上述在导电型 反转领 域上流动电流并藉由发生于上述导电型反转领域 之热一面 将该活性层之窗构部形成领域,比上述活性层之窗 构造部 形成领域以外之领域还高温加热而一面进行者。 15.如申请专利范围第1项之半导体雷射之制法,其 中上述 半导体基板系构成晶圆之一部份,在不包含该晶圆 之一主 面上之上述半导体基板的领域上,含有形成位置对 准用的 标志之制程,而在形成上述活性层之制程以后的制 程中之 位置对准,系使用上述标志进行者。16.一种半导体 雷射之制法,其特征为:在半导体基板之 一主面上,在预定之成长温度下的温度内形成活性 层,系 由随着成长温度上升而具有因单调递减能带隙之 性质的化 合物半导体材料所构成,以上述预定之温度以下的 成长温 度,包含其至少构成有助于发光之发光部的领域, 而使之 在不包含构成雷射谐振器端面近旁领域之导波路 领域的活 性领域,比其活性领域以外的领域还高温成长,并 包含在 其活性领域之能带隙变得比活性领域以外之领域 的能带隙 还小之下所形成的制程者。17. 如申请专利范围第 16项之半导体雷射之制法,其中上 述活性层之材料为GaInP。18. 如申请专利范围第16 项之半导体雷射之制法,其中形 成上述活性层之制程,系藉由照射雷射光一面将该 活性层 之活性领域比上述活性层之活性领域以外的领域 还高温加 热而一面进行者。19. 如申请专利范围第18项之半 导体雷射之制法,其中上 述雷射光之照射领域的平面形状为点状,而上述雷 射光之 照射,系在上述活性领域上使上述点状之雷射光扫 描而进 行者。20. 如申请专利范围第19项之半导体雷射之 制法,其中系 将上述雷射光之扫描周期定为活性层一单层成长 之周期以 下的周期者。21. 如申请专利范围第18项之半导体 雷射之制法,其中上 述雷射光之照射领域的平面形状,系和上述活性层 领域之 平面形状为同形状,而上述雷射光之照射,系在上 述活性 领域上使上述雷射光之照射领域重叠而进行者。 22. 如申请专利范围第16项之半导体雷射之制法,其 中形 成上述活性层之制程,系藉由将光照射于此,并一 面将该 活性层之活性领域,比上述活性层之活性领域以外 的领域 还高温加热而一面进行者。23. 如申请专利范围第 16项之半导体雷射之制法,其中做 为使上述活性层成长之制程的前制程,系包含:藉 由蚀刻 除去上述半导体基板之上述活性领域的里面侧至 预定深度 为止以形成凹部之制程;及将该凹部埋置形成热传 导率比 上述半导体基板还高的高热传导率层之制程; 而上述活性层之成长,系使用藉由加热体自里面侧 加热上 述半导体基板之基板加热型MOCVD来进行者。24. 如 申请专利范围第16项之半导体雷射之制法,其中在 使上述活性层成长之制程的前制程中,系含有藉由 蚀刻除 去上述半导体基板之上述活性领域以外之领域的 里面侧至 预定深度为止以形成凹部的制程, 而上述活性层之成长,系使用藉由加热体加热上述 半导体 基板之基板加热型MOCVD装置进行者。25. 如申请专 利范围第24项之半导体雷射之制法,其中在 形成上述凹部之制程后,系包含将上述凹部埋置形 成热传 导率比上述半导体基板还低的低热传导率层之制 程者。26. 如申请专利范围第16项之半导体雷射之 制法,其中在 使上述活性层成长之制程的前制程中,系包含:藉 由蚀刻 除去上述半导体基板之上述活性领域的里面侧至 预定深度 为止以形成凹部之制程;及在该凹部之底面形成反 射率比 上述半导体基板还低的低反射率膜之制程; 而上述活性层之成长,系使用藉由光源自里面侧加 热上述 半导体基板之基板加热型MOCVD装置来进行者。27. 如申请专利范围第16项之半导体雷射之制法,其中 在 使上述活性层成长之制程的前制程中,系包含:藉 由蚀刻 除去上述半导体基板之上述活性领域以外之领域 的里面侧 至预定深度为止以形成凹部之制程;及在该凹部之 底面形 成反射率比上述半导体基板还高的高反射率膜之 制程; 而上述活性层之成长,系使用藉由光源自里面侧加 热上述 半导体基板之基板加热型MOCVD装置来进行者。28. 如申请专利范围第16项之半导体雷射之制法,其中 在 上述半导体基板之活性领域的上部,系含有以不接 触该半 导体基板,配置其平面形状和上述活性领域之平面 形状为 同形状之加热器之制程, 而形成上述活性层之制程,系藉由上述加热器所散 发出的 热一面将该活性层的活性领域,比上述活性层之活 性领域 以外的领域还高温加热而一面进行者。29. 如申请 专利范围第16项之半导体雷射之制法,其中上 述半导体基板系构成晶圆的一部份,在不包含该晶 圆之一 主面上的上述半导体基板之领域上,系含有形成位 置对准 用的标志之制程,而在形成上述活性层之制程以后 的制程 之位置对准,系使用上述标志来进行者。图示简单 说明: 图1显示本发明第一实施例之半导体雷射的构造斜 视图。 图2显示本发明第一实施例之半导体雷射的构造之 雷射谐 振器长方向截面图(图2(a))、及显示其活性层之能 带隙图 (图2(b))。 图3显示本发明第一实施例之半导雷射之制法的制 程图。 图4显示本发明第一实施例之GaInP层的成长温度和 PL波长 的关系图。 图5典型显示用于本发明第一实施例之半导体雷射 之制造 方法的晶圆图。 图6显示本发明第一实施例之半导体雷射之制法的 主要制 程图。 图7显示本发明第二实施例之半导体雷射的构造斜 视图。 图8显示本发明第二实施例之半导体雷射之制法的 主要制 程图。 图9显示本发明第一实施例之变形例的半导体雷射 之制造 方法的主要制程图。 图10显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程图。 图11显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图12显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图13显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图14显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图15显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图16显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程斜视图(图16(a))、及截面图(图16(b) )。 图17显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程斜视图。 图18显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图19显示本发明第一实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程图。 图20显示本发明第二实施例之变形例的半导体雷 射之制造 方法的主要制程图。 图21显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图22显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图23显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图24显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图25显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图26显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图27显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图28显示本发明第二实施例之另一变形例的半导 体雷射之 制法的主要制程截面图。 图29显示习知半导体雷射的构造斜视图(图29(a))、 及截 面图(图29(b))。 图30显示习知之半导体雷射之制法的制程图。 图31显示习知之另一半导体雷射的构造斜视图(图 31(a)) 、雷射谐振器长方向之截面图(图31(b))、及雷射谐 振器
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