专利名称：半导体激光二极管及其制造方法
技术领域：
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。
此外，在此半导体激光二极管中，在第1接触层上的露出面可用从半导体的主面的端边向第1包层连续的一个平面构成。
另外，在半导体激光的二极管中，半导体导层被构成为使其侧面用基板覆盖起来。
还有，本发明所涉及的半导体激光二极管被构成为具备有在主面上有孔的绝缘性基板；在此基板上形成的由第1导电型半导体构成的第1接触层；以由第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、由第2导电型半导体构成的第2接触层的顺序进行迭层而构成，并形成为使第1包层成为基板上的孔底面与第1接触层进行接合的半导体层；形成于孔的底面上的第1包层上边的第1反射镜；形成于半导体层中的第2接触层上并付之与上述第1反射镜面对面的第2反射镜；在基板的主面上形成的电极。在基板的主面上有使第一接触层的一部分露出来的孔，并使电极与由此孔露出来的第1接触并相连。
此外，第1反射镜所形成的孔与使第1接触层露出来的孔，在基板的主面上分设于不同的部位处。
在这些半导体激光二极管中，第1和第2接触层，第1和第2包层以及活性层是由含有氮化家的半导体构成的。而基板由蓝宝石构成。
本发明所涉及的半导体激光二极管的制造方法含有下述4个工序，它们是第1工序，用于把由第1导电型半导体构成的第1半导体层埋入到已形成于绝缘性基板主面上的孔里去；第2工序，用于在第1半导体层上以将成为包层的由第1导电型半导体构成的第2半导体层，将成为活性层的第3半导体层和将成为包层的由第2导电型半导体构成的第4半导体层的顺序进行迭层；第3工序，用于研磨上述基板的背面，直到使第1半导体层露出来；第4工序，用于在从基板背面露了出来的第一半导体导层的那一面内形成使节2半导体层露出来的孔。
第2工序含有基板上和第1半导体层上生长外延层的工序。
另外，在这种半导体激光二极管的制造方法中，此第2工序的含义为可在已埋入了第1半导体层的孔内形成第2、第3和第4半导体层。
再有，在此半导体激光二极管的制造方法中，第1、第2、第3和第4半导体层由含氮化家的半导体构成。
本发明的半导体激光二极管，通过使之具备埋设于基板中的第1接触层，且埋设得使在基板主面一侧在露出面的办法，使形成于基板主面上的电极与第1接触层进行电连，使得第1和第2包层与活性层变成为可以通电。
此外，由于第1接触层上的露出面构成与基板主面连接的大体上同一平面，故基板上的电极从其端边连续地连接到第1接触层上。因而这种连接变得容易而确实可靠。
第1接触层中的露出面由于被构成为从基板的主面端边向第1包层连续延展的一个平面，故基板上的电极从其端边连续地连接到第1接触层上。因而该连接变得容易确实可靠，特别是可以加大电极与第1接触层之间的连接面积、使接触电阻减小。
由于半导体层的迭层方向的侧面为基板覆盖起来，故覆盖半导体层的基板的部分变成为使这进行电流的狭窄处理。
此外，由于本发明的半导体激光二极管被构成为上述基板的主面上有使上述第1接触层的一部分露出来的孔，使上述电极连到从该孔露出来的第1接触层上去，故在基板主面上形成的电极得以被电连到第1接触层上，使第1和第2包层与活性层能够通上电。
本发明的半导体激光二极管的制造方法被规定为先向形成于基板的一个主面上的孔中埋入由第1导电型半导体构成的第1半导体层，然后对上述基板的背面进行研磨直到付上述第1半导体层露了出来，故形成于基板上的电极得以与第1接触层容易且确实可靠地进行连接。
此外，在第2工序中含有在基板上和第1半层体层上生长外延层的工序，所以形成为在第1半导体层上形成的将成为双异质结构造成层的第2、第3和第4半导体层被在基板上形成的外延层所覆盖的构造。该外延层进行电流的狭窄的处理。
还有，由于在第2工序中规定第2、第3和第4半导体层形成于已埋入了第1半导体层的孔内，故被构成为用基板把形成于第1半导体层上的将成为双异质结构造层的第2、第3和第4半导体导覆盖起来。这一基板部分进行电流的狭窄化处理。
下边对附图进行说明。
图1是本发明的实施例1所示的半导体激光二极管的构成剖面图。
图2的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序1。
图3的剖面图示出了制造图1的半导体激体二极管的工序2。
图4的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序3。
图5的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序4。
图6的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序5。
图7的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序6。
图8的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序7。
图9的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序8。
图10的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序9。
图11的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序10。
图12的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序11。
图13的剖面图示出了制造图1的半导体激光二极管的工序12。
图14是应用于图1的半导体激光二极管的集成式激光二极管的斜视图。
图15是示于本发明的实施例2的半导体激光二极管的构成的剖面图。
图16是示于本发明的实施例3的半导体激光二极管的构成的剖面图。
图17是一剖面图，它示出了图16的半导体激光二极管的制作工序。
图18是示于本发明的实施例4的半导体激光二极管的构造的剖面图。
图19是一构成剖面图，它示出了用现有技术制作的面发光型半导体激光二极管的一个例子。
图20是一构成剖面图，它示出了用现有技术制作的端面发光型半导体激光二极管的一个例子。
实施例实施例1以下，给出本发明的一个实施例。图1是一剖面图，它示了出本实施例的半导体激光二极管的构成情况。在图中，1是有孔1A的蓝宝石基板。5是在蓝宝石基板1的孔1A内的一部分上形成的作为第1接触层的n型GaN接触层(以下称之为n型接触层)，它被形成为使其露出面5A成为与基板1的主面的端边18连续的大体上同一平面，厚度大体上相同。7是作为第1包层的n型AlGaN包层(n型包层)。8是非掺杂GaInN活性层(以下称之为活性层)。9是作为第2包层的p型AlGaN包层(以下称之为p型包层)。10是作为第2接触层的p型GaN接触层(p型接触层)。11是由AlN和AlGaN的迭层构造构成的作为第2反射镜的p型半导体反射镜。该激光二极管的主要部分是从n型接触层5的上面开始，以n型包层7活性层8、p型包层9、p型接触层10、p型半导体反射镜11的顺序进行迭层的外延层，形成一个圆筒形状。此外，形成了分别由n型包层7和p型包层9把活性层8夹在个间的AlGaN/GaInN的双异质结构造。
13是在蓝宝石基板1上形成的把从n型包层7到反射镜11的外延层的整个侧面覆盖起来的绝缘膜，具有使通常的激光二极管中的电流进行狭窄化的功能。14为在绝缘层13的整个上面上介以反射镜11形成的使之与p型接触层10构成欧姆接触的p型欧电极(以下称之为p电极)。15是一直通到n型AlGaN包层7的开口部分，16是在开口部分15内的n型包层7的整个面上形成的作为第1反射镜的反射镜，由ErO和SiO2的迭层构造形成的介电膜构成。17是形成于蓝宝石的基板1的整个面上的使这与n型接触层5形成欧姆接触的n型欧姆电极(以下称之为n电极)。此外，当给p电极14、n电极17供以电压，且当产生于n型接触层5与p型接触层10之间的电流超过了产生振荡的阈值时，把用反射镜11和16使之共振的光作为激光从开口部分15向箭头方向上发射出去。就如本实例这样，通过把GaN系统的III-V族半导体用作发光材料，就会产生从紫外到绿光范围的短波长光。
由于把蓝宝石这样的绝缘材料用于面对这种GaN系统材料的基板上，故对在基板上与接触层、双异质结构造层进行迭层的现有的激光二极管来说，把设于基板一侧的电极连到接触层上是困难的。但是，缘本实施例这样，接触层5露出到蓝宝石基板1主面1B一侧，因而可使此露出面5A与电极17容易且确实地进行连接，在图1中，在n电极17与n型接触层5之间就可以得到良好的欧姆接触。
接下来，说明图1的半导体激光二极管的制造方法。图2到图13是说明本半导体激光二极管的制造工序的工序剖面图。
(工序1)首先，如图2所示，在蓝宝石基板1的整个表面上形成保护膜2。这时，蓝宝石基板1的大小为直径2英寸到3英寸，厚度为600μm，保护膜2应用SiO2，形成1000A的厚度。
(工序2)如图3所示，选择除去将形成激光区域的部分(数字标号3)的保护膜2。例如，除去直径20μm的一个圆形。
(工序3)选择刻蚀已裸露出来的蓝宝石基板1的部分。如图4那样，形成深度约10μm的开口部分4。另外，这时的腐蚀剂用的是把已加入硫酸的磷酸加热到200℃以上的腐蚀剂。
(工序4)在已形成了图4的开口部分4的面上不加任何处理地生长氮化家(GaN)。在此GaN的平晶生长中采用了有机金属气相生长法(MOCVD法)的两阶段生长法。首先，在500～600℃的基板温度下生长多晶GaN，然后再在其上边在约1000℃的温度下生长GaN。应用这种方法，如图5所示，在开口部分4内的蓝宝后基板上将生长出高质量的平晶的n型GaN5，而除此之外的保护膜2的上边则生长出多晶的GaN6。这种多晶GaN6是一种高阻绝缘层。
(工序5)在图5中，机械性地研磨蓝宝石基板1的面，除掉形成于该基板上的多晶GaN层6和保护膜2。如图6所示，使得在单晶的n型GaN层5上仅留下开口部分的凹坑。
(工序6)其次，在蓝宝石基板1上，在800～1000℃的基板温度下，在已形成了n型GaN层5的整个面上进行外延生长，从基板面开始以n型AlGaN层7、非掺杂GaInN层8、p型AlGaN层9、p型GaN10的顺序进行迭层。接着还要在p型GaN层上边用相同的外延生长工序形成已形成了A(N和AlGaN的迭层构造11的外延层。这样就分别在n型GaN5的正上边形成单晶的优质外延层12，在借助于工序5的研磨面露出来的蓝宝石上形成多晶高阻绝缘层13(图7)。在n型GaN层5上边，形成AlGaN/GaInN的双导质结构造，而在其上方则形成了由迭层构造11构成的分布反射镜(Distributed Bragg Reflector，(DBR))。
(工序7)在外延层12的表面上进行热退火或进行电子光照射，直到达到p型AlGaN层9的深度(图8)。通过采用这种处理，使得在此最上边的表面上可以形成优良的p型欧姆接触层。
(工序8)在外延层12和绝缘层13的整个表面上形成p型电极14(图9)。
(工序9)在图9中，先机械性的研磨蓝宝石基板1的背面，然后再施行化学腐蚀，在腐蚀到露出n型GaN层5的时刻停止腐蚀(图10)。这样可以使n型GaN层5露出来而无需对蓝宝石基板进行开孔加工。
(工序10)留下一已裸露出来的N型GaN层5的与蓝宝石基板进行接合的周边部分，除掉n型GaN层5直到使n型AlGaN层7露出来。如图11所示，用此除去而形成的开口部分15将成为发射激光的窗口。在从作为激光区域的n型包层7到反射镜11的外延层为圆筒形状的情况下，n型GaN层5将形成n型的欧姆接触层，形状为面包圈形。由于不需要在难于加工的蓝宝石基板上开口的工序，就可以在易于进行开孔加工的n型GaN层5的半导体层上开口，故易于形成激光的发射窗口。
(工序11)用蒸镀等技术，在图11中已在开口部分15里露出来的n型AlGaN层7整个面上形成由ErO和SiO2的迭层等组成的介电膜16(图12)。该介电膜16与反射镜11形成一对将成为构成共振器的反射镜。
(工序12)除去介电膜16部分之外，在蓝宝石基板1的主面1B的整个面与形成n型电极17(图13)，使之与n型GaN层5形成欧姆接触。n型GaN层5与基板1几乎形成同一平面，n型电极17在该平面上可容易且确定可靠地连接到n型GaN层5上去。在图13的各个激光二极管的器件区域18将形成产生短波长激光的图1的装置构造。
应用这样的制造工序，可以以良好的重复性容易地制得从紫外线到绿色光这一范围的短波长的半导体激光二极管。这种短波长光激光二极管可期待着用于动画、防卫、信息通信等广泛的领域。
此外，在从图2到图13的制造工序中，可以同一工序形成多个单独的装置器件。如图14那样，可以形成把图1的激光二极管的器件区域18排列为二维的集成式激光二极管。通过采用把形成其上面和下面的电极作为规立的布线构造的办法。可以使这样的多个激光器构造各个独定地动作或者每次以两个以上为一组地动作，易于实现单片集成化。
再者，这种集成式激光二极管可用一个芯片构成，并可装配到别的系统上去。由于把蓝宝石用作基板，故机械强度高，加工处理时可减小破损。面且由于散热性也好，故易于使激光器工作时所产生的热散出去。因此，可以防止因产生热而引起的激光器振荡的工作异常。
在图1的半导体激光二极管中，激光器区域被形成为圆筒形。但决不受限于此，可以是四方柱形，也可以是迭层于n型接触层5的上方的构造。
此外，作为基板材料用的是蓝宝石，但除此之外也可以用MgO、或MgAl2O4(尖晶石)等的绝缘物质。
此外，在工序9(图10)中，也可研磨蓝宝石基板直到n型GaN层5与蓝宝石基板1形成为同一平面。结果是在图1中，n型包层7的下面与n型接触层5的露出面5A以及蓝宝石基板1的主面1B形成为大体上位于同平面I-I，且n型接触层5的露出面5A被构成为是从基板1的主面的端边18连续到n型包层7的平面。
实施例2图15是一个构成剖面图，它示出了图1的半导体激光二极管的变形例。在n型GaN接触层5中发射激光的开口部分15内的内侧面被形成为从蓝宝石基板的端边18到n型AlGaN包层7进行倾斜。在开口部分15的端边18为圆形的情况下，这个面形成为碗状，并在作为其底部的n型AlGaN包层7上整体地设有反射镜16。而n电极则介以端边18，用开口部分15的整个侧面从蓝宝石基板1到n型GaN接触层5形成接触。其他部分，用与图1的半导体激光二极管相同的材料形成相同的构成。
另外，本半导体激光二极管的制造工序与实施例1中的工序1到工序10相同，在研磨了图11的开口部分15的侧面之后，使n型GaN层5形成为具有从基板1向n型AlGaN层7锥状连续的面。之后，在n型AlGaN7的在开口部分15上露出来的面上形成介电膜反射镜16，在蓝宝石基板1的n型GaN层5的表面上形成电极。
如图15那样，由于形成了n型GaN接触层5，故n电极17与n型GaN层5之间的接触面积变大，可使其接触电阻降低。因而变成为可产生优良的激光振荡。另外，由于连接工艺也被构成为使蓝宝石基板1的面与n型GaN层5的面介以端边18连续，故也不存在难于形成电极的阶差，n电极17得以容易且确实可靠地连接到n型GaN层5上。
作为另外一个变形例，虽然图中没有画出来，在图1的激光二极管构造中，n型GaN接触层5的面可以凸出于蓝宝石基板1的表面，也可凹陷于蓝宝石基板1的表面以使得n型GaN层5以其端边18为边界具有与蓝宝石基板1的面连续的面。
实施例3图16是一剖面图，它示出了本实施例的半导体激光二极管的构成。图中，在n型GaN层5上边形成有n型AlGaN包层7，非掺杂GaN层8，p型AlGaN包层9，p型GaN接触层10和p型半导体反射镜11的迭层，并构成为用蓝宝石基板1把上述从n型GaN层5到半导体反射镜的迭层构造的整个侧面覆盖起来。另外，n型GaN接触层5把从n型AlGaN包层7到p型AlGaN包层9的任意高度的侧面覆盖起来。除此之外，应用与图1的半导体激光二极管相同的材料作成相同的构造。
其次，对这种半导体激光二极管的制造方法进行说明。图17是用来说明其制造方法的剖面图。另外，与实施例1中的从工序1(图2)到工序5(图6)相同。但是，开口部分4形成得比图4的开口深，并研磨保护膜2。
如图17(A)所示，要从蓝宝石基板1的开口部分4上部对其侧面再次进行研磨以除掉n型GaN层5。虽然可以把开口部分4的侧面的n型GaN层5全部削除，但n型GaN层5也可以从开口部分4的底部起留下规定的高度。
在图17(B)中，如同充填其凹陷部分那样，从其底部开始，顺次生长n型AlGaN层7、非掺杂GaInN层8、p型AlGaN层9、p型GaN层10以及使AlN和AlGaN迭层而形成反射镜11的外延层12。这时借助于使用分子来外延生长法(Molecular BeamEpitaxial(MBE))，使得仅仅在n型GaN层5上边形成外延层，在蓝宝石基板1上边淀积多晶半导体层19而不形成外延层。此外，残存于开口部分4侧面上的n型GaN层5可以留下一个使之与p型GaN层10连接不上的高度，例如如图所示，将基高度形成为使p型AlGaN层8把n型GaN层5覆盖住。
此外在图17(C)中，机械性地研磨蓝宝石基板1的表面，使反射镜11与蓝宝石基板1表面变成同一平面。除掉所有的多晶半导体层19。
其后，如图17(D)所示，在外延层12和蓝宝石基板1的整个表面上形成p电极14。工序(D)相当于实施例1的(工序8)，从此(D)工序往后，直到在基板背面一侧形成n电极的制造工序与实施例1的(工序9)以下完全相同进行，从而制得了图16的半导体激光二极管的器件构造。
图16的激光二极管形成为从n型GaN层5到p型半导体反射镜11的迭层构造的侧面全部被蓝宝石基板1覆盖起来的构造，其绝缘性比图1的由多晶半导体构成的绝缘层13要大的多。因此防止在激光器产生振荡的动作时在外延层以外的区域内产生电流的狭窄功能非常出色，故可以得到效率好的高性能的激光振荡。此外，对于散热性来说，由于蓝宝石也比多晶半导体的绝缘层好，故可以把激光器振荡时所产生的热容易地散出去，可以防止因产生热而引起的激光器振荡的协作异常。
此外，除去蓝宝石之外，即使应用MgO、或MgAl2CO4(尖晶石)等的绝缘物质也可得到同样的效果。
还有，也可把n型GaN接触层5的形状的构成为图15的激光二极管中的那种形状。
实施例4图18是示于本实施例中的另一种半导体激光二极管的构成剖面图。图中示出了以有开口部分31A的蓝宝石基板31、作为第1接触层的n型GaN缓冲层32、作为第1包层的n型AlGaN包层33、非掺杂GaInN活性层34、作为第2包层的p型AlGaAs包层35、n型阻挡层36、作为第2接触层的p型GaN接触层37的顺序进行迭层后的构造。另外，产生激光振荡的区域采用n型AlGaN包层33、非掺杂GaInN活性层34、p型AlGaN包层35和p型GaN接层36的迭层构造，并在n型AlGaN包层33的表面上相对地设置作为第1反射镜的介电膜反射镜28，在p型GaN接触层37表央上设置作为第2扫射镜的p型半导体反射镜29，形成共振器，此外，在使介电膜反射镜28露出到蓝宝石基板31一侧的大体上为圆筒状的开口部分29和蓝宝石基板1主面上设置n电极，在p型GaN接触层37主面上设置p电极。
特别是使之形成从蓝宝石基板31主面通到n型GaN缓冲层32的接触孔38。使n电极穿通接触孔38把n电极与n型GaN缓冲层32连接起来。这样一来，由于给n电极和p电极加上了电压，给作为激光振荡区域的n型AlGaN包层33、非掺杂GaInN活性层34、p型AlGaN包层35、p型GaN接触层36通上了电，故将使激光振荡变为可能。于是，将从开口部分29发射出短波长的激光。
此外，将用与图18的设置了接触孔38的情况相同的图面图示其他的应用例，但n型GaN缓冲层32与n电极之间的电气接触也可利用开口部分29上露出来的面代替接触孔38，延长构成为介以开口部分29的侧壁把n电极连接到n型GaN缓冲层32的露出面上去。
如以上说明的那样，本发明所涉及的半导体激光二极管由于具备埋设于基板中的由第1导电型半导体构成的第1接触层且埋设得使之在绝缘性的基板主面上有露出面，故电极可以电连到该露出面上。因此激光器可以振荡，取得可制得发射短波长光的半导体激光二极管的效果。
另外，上于第1接触层的露出面被构成为从基板的主面端边向第1包层连续的一个平面，故基板上的电极可从其端边连续地连接到第1接触层上。这样一来，这种连接就变得容易且确实可靠，收到了可以获得发射短波长光的高性能的半导体激光二极管的效果。特别是可以加大电极与第1接触层的连接面积、减小接触电阻。
此外，在这种半导体激光二极管中，由于半导体导被构成为用基板把相对于其迭层方向的侧面盖起来，故该半导本层区域以外的电流狭窄是可能的，收到可制得高性能的半导体激光二极管的效果。
另外，本发明所涉及的半导体激光二极管被构成为上述基板的主面有使上述第1接触层的一部分露出来的孔，且上述电极，连接到从该孔露出来的第1接触层上，故在基板主面上形成的电极可以电连到第1接触层上去。因而具有可使激光器振荡、制得发射短波长光的半导体激光二极和的效果。
本发明所涉及的半导体激光二极管的制造方法应用在已形成于绝缘性的基板主面上的孔里使之埋进去那样地形成由第1导电型半导体构成的第1半导体层的工序和研磨基板的背面直到使第1半导体层露出来的工序，使之成为可以在基板的背面上形成与第1半导体层连接的电极，进而在第1半导体层上，以成为包层的由第1导电型半导体构成的第2半导体层、成为活性层的第3半导体层、成为包层的由第2导电型半导体构成的第4半导体层的顺序进行迭层的工序，使电极与第1包层连接。取得可制得发射短波长光的高性能的半导体激光二极管的效果。
另外，在这种半导体激光二极管的制造方法中，由于第2工序含有在基板上和在第1半导体层上生长外延层的工序，故具有在向第1半导体层上形成第2、第3和第4半导体层的同时，可以形成覆盖将成为双异质结构造的第2、第3和第4半导体层的使电流狭窄的层的效果。
此外，在这种半导体激光二极管的制造方法中，由于该第2工序定为在已埋入了第1半导体层的孔内形成第2、第3和第4半导体层，故具有不需要另外的工序即可得到使电流狭窄的区域的效果。
权利要求
1，一种半导体激光二极管，其特征是它包括有孔的绝缘性基板、在上述基板的上述孔内将其设置为在该基板的主面一侧有露出面的由第1导电型半导体构成的第1接触层、以由第1导电型半导体构成的第1包层、活性层、由第2导电型半电体构成的第2包层、由第2导电型半导体构成的第2接触层的顺序进行迭层而构成、且形成为使上述第1包层与上术第1接触层进行接合的半导体层、其中在上述第1接触层上设置有使上述第1包层在上述基板的主面一侧露出来的开口部分，在上述开口中在第1包层的表面上形成的第1反射镜、在上述半导体层的第2接触层上形成为使之与该节1反射镜相对的第2反射镜、在上述基板的主面上形成为使之与上述第1接触层的露出面连接的电极。
2.权利要求1所述的半导体激光二极管，其特征是第1接触层的露出面被构成为使之成为与基板主面的端边连续的大体上同一平面。
3.权利要求1所述的半导体激光二极管，其特征是第1接触层的露出面被构成为由从基板主面的端边向第1包层连续的平面构成的平面。
4.权利要求1所述的半导体激光二极管，其特征是半导体层被构成为使其侧面为基板所覆盖。
5.一种半导体激光二极管，其特征是它包括在主面上有开口部分的绝缘性基板，在上述基板上形成的由第1导电型半导体构成的第1接触层、以由第1导电型半导体构成的第1包层、活性层、由第2导导型半导体构成的第2包层、由第2导电型半导体构成的第2接触层的顺序进行迭层而构成、并形成为使上述第1包层成为上述基板的上述开口部分的底面，同时与上述第1接触层接合的半导体层、在上述开口部分的底面中的第1包层上形成的第1反射镜、与该第1反射镜相对地，形成在上述半导体层中的第2接触层上的第2反射镜、在上述基板的主面上形成的电极，应用电连方法把介以上述绝缘基板而形成的上述电极与上述第1接触层连接起来。
6.权利要求5所述的半导体激光二极管，其特征是使电极和第1接触层进行电连的方法用在上述基板上形成的接触孔或基板的上述开口部分将电极延长而构成。
7.权利要求1到权利要求6的任一权利要求中所述的半导体激光二极管，其特征是第1和第2接触层、第1和第2包层以及活性层内含氮化 的半导体构成。
8.权利要求7所述的半导体激光二极管，其特征是基板用蓝宝石构成。
9.一种半导体激光二极管的制造方法，其特征是包括下述工序，第1工序，用于在形成于绝缘性基板主面上的孔里形成由第1导电型半导体构成的第1半导体层，使之埋入孔内，第2工序，用于在上述第1半导体层上边，以将成为包层的由第1导电型半导体构成的第2半导体层、将成为活性层的第3半导全层、将成为包层的由第2导电型半导体构成的第4半导体层的顺序进行迭层，第3工序，用于研磨上述基板的背面，直到使上述第1半导体层露出来，第4工序，用于在从上述基板背面露了出来的第1半导体层的那一面内形成使上述第2半导体层露出来的孔。
10.权利要求9所述的半导体激光二极管的制造方法，其特征是第2工序含有在基板上和第1半导体层上边生长外延层的工序。
11.权利要求9所述的半导体激光二极管的制造方法，其特征是第2工序定为使第2、第3和第4半导体层形成于已经埋入了第1半导体层的孔内。
12.权利要求9到权利要求11的任一权利要求所述的半导体激光二极管的制造方法，其特征是，第1、第2、第3、和第4半导体层由含氮化家的半导体构成。
全文摘要
本发明的目的是制得一种发射从紫外到绿色光这一范围的短波长光的高性能的半导体激光二极管和提供其制造方法。其构成是先在蓝宝石基板1上边形成n型GaN接触层5，然后在此n型GaN接触层5上边形成把n型AlGaN层7、非掺杂GaN活性层8、p型AlGaN包层9、p型GaN接触层10、p型半导体反射镜11迭层起来的外延层。这样一来，蓝宝石基板1的背面和n型接触层5的面连续地构成为几乎同一平面，并在此同一平面上形成与n型接触层5连接的电极。
文档编号H01S5/183GK1136720SQ9610202
公开日1996年11月27日 申请日期1996年2月15日 优先权日1995年4月28日
发明者早藤纪生, 川津善平 申请人:三菱电机株式会社