(57)【要約】      （修正有）【課題】エージング特性を改善し、順方向特性を安定にした半導体レーザダイオードを提供する。【解決手段】フォトンを放射する活性層を窒化物結合半導体の基板上に有する半導体と、半導体上に設けられたレゾネータコンタクトと、レゾネータコンタクトと電気的に接続された接続端子コンタクト面とを有する半導体レーザダイオードにおいて、半導体の表面にレゾネータコンタクトに隣接して、被覆されていない空き領域が設けられており、空き領域にて、水素が半導体から漏出することにより、コンタクト抵抗が劣化することがなく、ホールコンタクトをなくすことができる。【選択図】図１
2004214666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザダイオードであって、
フォトンを放射する活性層（１６）を窒化物結合半導体の基板上に有する半導体（１２）と、
前記半導体（１２）上に設けられたレゾネータコンタクト（２４）と、
前記レゾネータコンタクト（２４）と電気的に接続された接続端子コンタクト面（２２）と
を有する半導体レーザダイオードにおいて、
半導体（１２）の表面にレゾネータコンタクト（２４）に隣接して、被覆されていない空き領域（２６）が設けられており、該空き領域（２６）にて、水素（３０）が半導体（１２）から漏出することができるように構成されていることを特徴とする半導体レーザダイオード。
【請求項２】
空き領域（２６）内に、絶縁又は高オーミック層が半導体（１２）の表面に形成されている請求項１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項３】
レゾネータコンタクトは、コンタクトストリップの形式で構成されており、空き領域（２６）の両側に前記コンタクトストリップ（２４）に沿って延びている請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード。
【請求項４】
接続端子コンタクト面（２２）は、１つ又は複数のコンタクトゾーンで、レゾネータコンタクト（２４）と電気的に接続されており、
前記接続端子コンタクト面（２２）は、前記１つ又は複数のコンタクトゾーンで空き領域（２６）を前記レゾネータコンタクトの方に向かって横断する請求項３記載の半導体レーザダイオード。
【請求項５】
接続端子コンタクト面（２２）及び１つ又は複数のコンタクトゾーン（２８）は、半導体（１２）からパッシベーション層（２０）によって電気的に絶縁されている請求項４記載の半導体レーザダイオード。
【請求項６】
レゾネータコンタクト（２４）に接している空き領域（２６）は、レーザダイオードの横方向導波構造部（３２）を形成している請求項１〜５迄の何れか１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項７】
半導体（１２）は、ｎ導電型窒化物結合半導体（１４）、活性層（１６）及びｐ導電型窒化物結合半導体（１８）を有しており、レゾネータコンタクト（２４）は、ｐ導電型窒化物結合半導体（１８）上に設けられている請求項１〜６迄の何れか１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項８】
半導体（１２）は、ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，又は、ＩｎＧａＮのベース上に形成されている請求項７記載の半導体レーザダイオード。
【請求項９】
半導体（１２）は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮのベース上に、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び、ｘ＋ｙ≦１となるように形成されている請求項７記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１０】
ｐ導電型窒化物結合半導体（１８）は、Ｍｇドーピングされている請求項７〜９迄の何れか１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項１１】
レーザダイオードは、２０μｍ以下、例えば、約１０μｍ以下の狭いレゾネータ幅を有している請求項１〜１０迄の何れか１記載の半導体レーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトンを放射する活性層を窒化物結合半導体の基板上に有する半導体と、半導体上に設けられたレゾネータコンタクト（例えば、レゾネータメタライジング）と、レゾネータコンタクトと電気的に接続された接続端子コンタクト面とを有する半導体レーザダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物結合半導体の基板上、例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（その際、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１）の基板上の発光ダイオード又はレーザダイオードでは、ｐドーピングＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層のｐ導電性が、水素が入り込むことによって小さくなるか、又は、完全に阻止されることがあるという問題点がある。
【０００３】
目下の所、この問題点は、水素を製造過程中適切な手段によってできる限り完全に追い出すことによって回避するようにされている。しかし、こうしても、大抵一般的には、完全に成功するとは限らない。しかも、製造過程で、例えば、パッシベーションコーティングのような処理中、新たに不所望な水素がｐ層内に導入されることがある。
【０００４】
その際、完全に処理された半導体構成部内に、ｐ層内に含まれている水素が、例えば、作動中、温度の影響によって、ｐ半導体／ｐ金属、及び、ｐ半導体／パッシベーション層の境界面に拡散されることがある。ｐ金属に水素が濃縮すると、ｐコンタクト抵抗が高まり、従って、順方向電圧が不所望に高まってしまう。
【０００５】
この欠点を回避するために、従来技術では、ｐ層が処理の前にできる限り良好に活性化され、臨界的なテクノロジステップができる限り減らされる。しかし、これは、一般的にテクノロジの経過に著しい影響を及ぼし、従って、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
発光ダイオード用には、従来技術から公知の文献に、構造化されたメタライジングを用いることが提案されている（特許文献１参照）。その際、ｐドーピング半導体層上に堆積されたコンタクト層内に多数の開口部が形成され、この開口により、先ずコンタクト層の光放出作用が改善されるが、ｐ層の水素も導入されてしまうことがある。
【０００７】
その際、凹部は円形状、六角形又は長手方向に延びたスリットの形状に形成されており、数１０分の１μｍ〜数μｍのｐドーピング層内の横方向の電流の拡がりの２倍よりも小さな横方向部分の寸法を有している。他方、横断面寸法は、発生した光の波長の４分の１以上、つまり、約５０ｎｍ以上である。
【０００８】
しかし、この解決手段は、簡単にはレーザダイオードのプロセシングに移行することができない。つまり、ホールコンタクトによりコンタクト面が小さくなり、その結果、例えば、比較的大きなｐコンタクト抵抗のＡｌＩｎＧａＮレーザダイオードでは、何れにせよ発光ダイオードに較べて、極めて小さなコンタクト面により、順方向電圧を充分に大きくすることはできなくなってしまう。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０１０７４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、エージング特性を改善した、殊に、順方向電圧を安定にした、冒頭に記載した半導体レーザダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１記載の各要件を有する半導体レーザダイオードによって、つまり、半導体の表面にレゾネータコンタクトに隣接して、被覆されていない空き領域が設けられており、該空き領域にて、水素が半導体から漏出することができるように構成されていることにより解決される。
【発明の効果】
【００１１】
特に、空き領域内では有利にも、絶縁又は高オーミック層が半導体の表面に形成される。その種の層により、エラー電流が著しい作用を及ぼすのを阻止することができ、その結果、この機能を果たす水素を抑制するパッシベーション層を空き領域内に設けなくて済む。更に、接続端子コンタクト面とレゾネータコンタクトとの間の結合部を小さな面に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
半導体の表面に絶縁層又は高オーミック層を形成するために、半導体は、接続端子コンタクト面の下側、並びに、レゾネータコンタクトへの電気接続部の下側に、又は、レゾネータコンタクトへの電気接続部の下側にだけ、例えば、損傷エッチングによって、エラー電流を著しく阻止する絶縁又は高オーミック層が形成されるように処理するとよい。
【００１３】
本発明の有利な実施例では、レゾネータコンタクトは、コンタクトストリップの形式で形成され、空き領域が、両側にコンタクトストリップに沿って延びている。
【００１４】
端子コンタクト面は、１つ又は複数の端子ゾーン（例えば、端子ウェブ）で、レゾネータコンタクトと電気的に接続されている。その際、単数又は複数の端子ゾーンで、端子コンタクト面は空き領域を横断している。
【００１５】
この実施例では、端子コンタクト面は、有利には、単数乃至複数のコンタクトゾーンに接した半導体の領域内に、パッシベーション層によって絶縁されている。
【００１６】
本発明の有利な実施例では、レゾネータコンタクトに接した空き領域は、レーザダイオードの横方向の導波構造部の一部分を形成している。所謂リッジ導波レーザのような、多くのレーザ構造体では、横方向の導波部は、半導体の屈折率と、それに接しているパッシベーション材料の屈折率との差によって特定される。空き領域内には、周囲環境空気がそのようにしてパッシベーションの役割を果たし、空気が、これ以外のどんなパッシベーション材料よりも小さな屈折率を有しているので、従来技術の構成に較べて横方向での導波性が改善される。
【００１７】
本発明の半導体レーザダイオードの有利な実施例では、半導体は、ｎ導電型窒化物結合半導体、活性層及びｐ導電型窒化物結合半導体の層列を有している。その際、レゾネータコンタクトは、ｐ導電型窒化物結合半導体上に設けられている。活性層は、多重量子井戸構造、又は、レーザダイオード用の他の適切な構造を有する。そのような構造は、例えば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｇ．Ｆａｓｏｌ，Ｔｈｅ  Ｂｌｕｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ，  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ  Ｂｅｒｌｉｎ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ  １９９７，  Ｓ．２２３  ｆｆに記載されている。
【００１８】
半導体は、目的に適った実施例では、ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，又は、ＩｎＧａＮのベース上に形成されている。従って、窒化物結合半導体の概念は、化学元素の周期律の第３の主要グループの各元素の窒化物結合物、例えば、ＧａＮ，ＡｌＮ又はＩｎＮ、及び、この結合物をベースとする３元混晶及び４元混晶、例えば、ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＮ又はＡｌＧａＩｎＮを示す。
【００１９】
特に有利には、半導体は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮのベース上に、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び、ｘ＋ｙ≦１となるように形成されている。
【００２０】
本発明の解決手段では、殊に有利な場合には、ｐ導電型窒化物結合半導体は、Ｍｇドーピングされている。
【００２１】
レーザダイオードは、有利な実施例では、２０μｍ以下、例えば、約１０μｍ以下の狭いレゾネータ幅を有している。そのような実施例では、コンタクト接続（例えば、ボンディング）は、大面積の接続端子コンタクト面を介して行われ、この大面積の接続端子コンタクト面は、半導体（レゾネータ）用の本来のコンタクト金属、レゾネータコンタクトと電気的に接続されている。接続端子面自体及びレゾネータとの接続部は、半導体から電気的に分離されている必要がある。さもないと、エラー電流が生じることがあるからである。
【００２２】
半導体レーザダイオードの既述の実施例により、半導体内に含まれている残留水素の少なくともかなりの部分を、レーザダイオードの作動中、漏出することができるようになり、その際、コンタクト抵抗が極めて高くならずに済む。そうすることによって、製造時に使用可能な技術プロセスの回数が増える。つまり、水素臨界プロセス時にも、最早、レーザダイオードの作動時に後続して順方向電圧が高くならないからである。
【００２３】
前述の利点の他に、本発明の解決手段によると、殊に以下の利点が得られる：
−作動中、半導体表面で拡散する残留水素を、半導体から漏出させ、従って、コンタクトが劣化することがなく、
−コンタクト面を減少させるホールコンタクトをなくすことができる。
【００２４】
本発明の別の有利な実施例、要件及び詳細は、従属請求項、図示の実施例の説明から分かる。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。本発明の理解にとって主要な要素しか示していない。その際、
図１は、本発明の実施例の半導体レーザダイオードの部分断面略図（図２の線Ｉ−Ｉに沿った断面）である。
【００２６】
図２は、図１のコンタクト構造のレーザダイオードの平面図である。
【００２７】
図３は、本発明の他の実施例の半導体レーザダイオードの部分断面略図（図４の線Ｉ−Ｉに沿った断面）である。
【００２８】
図４は、図３のコンタクト構造のレーザダイオードの平面図である。
【００２９】
図において、種々異なる実施例の同じ、又は、同じ作用の構成部には、同じ参照番号が付けてある。
【００３０】
図１及び２の順方向電圧（Ｕｆ）安定（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ−酸化膜ストライプレーザ１０の実施例では、酸化膜ストライプレーザ１０は、それ自体図示していない基板上に設けられた半導体１２を有しており、この半導体１２は、nドーピング（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層１４、フォトンを放出する活性構造１６（活性層）及びｐドーピング（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層１８を含む。
【００３１】
例えば、シリコンでｎドーピングされ、マグネシウムでｐドーピングされる。活性層は、量子井戸又は多重量子井戸によって、例えば、０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１のＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮに基づく多重量子井戸構造が形成される。
【００３２】
ｐ半導体層１８上には、レゾネータメタライジング２４（レゾネータコンタクト）が、長く延在した狭幅のコンタクトストリップの形式で堆積される。半導体層上にレゾネータメタライジングがコーティングされない空き領域２６は、レゾネータメタライジング２４の両側に設けられ、図２から最もよく分かるように、ストライプ状に形成されたレゾネータメタライジング２４の同軸状の拡がりに沿って延在している。
【００３３】
空き領域２６の外側には、パッシベーション層２０上に大面積の接続端子コンタクト面２２が設けられていて、レーザダイオード１０への電流給電に使われる。接続端子コンタクト面２２は、接続端子コンタクト面２２から相互に所定の間隔をおいてレゾネータメタライジング２４に接続されている、２つの接続ブリッジ２８を用いて、レゾネータメタライジング２４と導電接続されている。
【００３４】
接続ブリッジ２８の領域内で、パッシベーション層２０が、この層の上に載置されたコンタクト金属と共に、レゾネータメタライジング２４に近付けられている。それ以外の領域では、空き領域２６は、パッシベーション層によっても他の保護層によっても被覆されていない。従って、残留酸素は、ｐ半導体１８の内部から空き領域２６に拡散することができ、空き領域２６で半導体１２から漏出することができる（図１に矢印３０によって示されているように）。
【００３５】
従って、ほぼ、水素が充満した、ｐ半導体１８とｐメタライジング２４との境界層は形成されない。従来技術では、このような、水素が充満した、ｐ半導体１８とｐメタライジング２４との境界層によって、レーザダイオードの作動中、順方向電圧Ｕｆが劣化することがある。
【００３６】
図３及び４のリッジレーザ１０は、上述の実施例のように、同様に、（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮベース上に形成される。図１及び２の酸化膜ストライプレーザとは異なって、レゾネータメタライジング２４の下側に横方向の導波構造３２が形成されている。空き領域２６は、直接、導波構造３２に接しており、第１の実施例の場合と同様に、ストライプ状のレゾネータメタライジング２４の軸方向の拡がりに沿って延在している。
【００３７】
図３及び４の実施例により、２つの利点が得られる。その１つは、上述のように、残留水素がｐ半導体１８から空き領域２６に半導体１２から出る（矢印３０）。もう１つは、導波構造３２が、周囲環境空気と直接接する。横方向の導波は、半導体材料の屈折率と、それに接している媒体（実施例では空気）の屈折率との差によって特定されるので、従来技術の他の媒体（パッシベーション材料）と較べて屈折率が小さいために、横方向の導波が改善される。
【００３８】
上述の説明、図面並びに請求項に開示した本発明の各要件は、個別にも可能な各組み合わせても、本発明の実施にとって重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例の半導体レーザダイオードの部分断面略図（図２の線Ｉ−Ｉに沿った断面）。
【００４０】
【図２】図１のコンタクト構造のレーザダイオードの平面図。
【００４１】
【図３】本発明の他の実施例の半導体レーザダイオードの部分断面略図（図４の線Ｉ−Ｉに沿った断面）。
【００４２】
【図４】図３のコンタクト構造のレーザダイオードの平面図。
【符号の説明】
【００４３】
１０  酸化膜ストライプレーザ
１２  半導体
１４  nドーピング（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層
１６  フォトンを放出する活性構造（活性層）
１８  ｐドーピング（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮ層
２０  パッシベーション層
２２  接続端子コンタクト面
２４  レゾネータメタライジング（レゾネータコンタクト）
２６  空き領域
２８  接続ブリッジ
３２  導波構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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