專利名稱：氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法，具體地，本發(fā)明涉及脊波導(dǎo)型氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為用作諸如半導(dǎo)體激光器芯片和發(fā)光二極管(LED)芯片的短波長發(fā)光芯片的發(fā)光芯片的材料，已經(jīng)研究和開發(fā)了諸如GaN的氮化物半導(dǎo)體材料。通常，采用氮化物半導(dǎo)體材料的GaN基半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)構(gòu)為有源層中包括hGaN層，并且這樣的激光器芯片已經(jīng)實(shí)際上用作光盤裝置中用于數(shù)據(jù)讀取的光源。光盤裝置等中所用的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片通常具有脊部，該脊部用于將光限制在水平方向上，并且該脊部形成為具有實(shí)折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(realindex guide structure)，其中脊部埋在諸如SW2膜的絕緣膜下。這里，已知的是，在半導(dǎo)體激光器芯片中，以提高光輸出為目的增加電流注入量不僅導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器芯片以基諧模振蕩(光激射(Iase))，而且導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器芯片以高階模振蕩。為此，在傳統(tǒng)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，為了抑制高階模以及其他目的， 脊部設(shè)計為具有小到約1. 5 μ m的脊寬度。為了進(jìn)一步抑制高階模，在其他傳統(tǒng)上提出的半導(dǎo)體激光器芯片中，光吸收層形成為與氮化物半導(dǎo)體層接觸。這樣的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片公開在例如特開平 11-186650號公報、特開2002-270967號公報、特開2005-223148號公報和特開2008-91910 號公報中。在光盤裝置中，激光照射在盤上，并且反射光被光接收元件接收，從而讀出所記錄的信息。這里，因?yàn)槟撤N原因，反射光會返回到半導(dǎo)體激光器芯片。如果這種返回的光進(jìn)入有源層，則半導(dǎo)體激光器芯片將變得不穩(wěn)定，而導(dǎo)致光強(qiáng)的波動和其他不便，從而產(chǎn)生噪聲。為此，在光盤應(yīng)用中采用半導(dǎo)體激光器芯片的情況下，作為克服噪聲的措施它們利用高頻重疊電路被驅(qū)動。然而，不利地，對于上述傳統(tǒng)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩难b置阻抗，所以除非充分地應(yīng)用高頻重疊，否則光盤裝置不能適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行。因此，所需要的高頻重疊電路為能以高頻和大振幅驅(qū)動半導(dǎo)體激光器芯片的高頻重疊電路，并且因此很昂貴。 不便地，這使得難以降低成本。而且，傳統(tǒng)氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的高裝置阻抗需要高的運(yùn)行電壓，因此不利地導(dǎo)致高的電功耗。另一方面，在某些傳統(tǒng)上提出的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，為了減小運(yùn)行電壓， 電極形成為覆蓋脊部的頂表面和側(cè)壁。這樣的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片公開在例如特開 2010-34246號公報中。在該氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，電極形成為與脊部的側(cè)壁電接觸， 而不與在脊部的側(cè)底部的半導(dǎo)體層接觸。對于該結(jié)構(gòu)，由氮化物半導(dǎo)體層的自發(fā)極化和壓電極化產(chǎn)生的電荷被消除，并且降低了運(yùn)行電壓。特開2010-34246號公報還公開了脊部的脊寬度被給定為大于1. 5 μ m的結(jié)構(gòu)。
然而，對于上述特開2010-34246號公報中公開的結(jié)構(gòu)，它當(dāng)然能夠減小運(yùn)行電壓，但是不利的是，難以抑制高階模。具體地，在增加脊寬度的情況下，可能產(chǎn)生高階模，這不利地傾向于導(dǎo)致劣化的裝置特性和低的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)進(jìn)行本發(fā)明以克服上面討論的不便，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供以降低的電功耗運(yùn)行且有助于實(shí)現(xiàn)成本降低的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且提供其制造方法。本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供具有改善的裝置特性和高可靠性的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且提供其制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，氮化物半導(dǎo)體激光器芯片包括有源層，由氮化物半導(dǎo)體形成；氮化物半導(dǎo)體層，形成在有源層之上；脊部，形成在氮化物半導(dǎo)體層的一部分中；以及導(dǎo)電膜，具有光吸收特性，并且在氮化物半導(dǎo)體層之上至少形成在脊部的外側(cè)區(qū)域中。這里，脊部的脊寬度為2 μ m以上且6 μ m以下。在根據(jù)第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，如上所述，通過至少在氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域中形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜，由于導(dǎo)電膜的光吸收，能夠抑制高階模。這使得能夠在抑制高階模的同時增加脊部的脊寬度。而且，根據(jù)第一方面，通過給定脊部的脊寬度為2 μ m以上且6 μ m以下，能夠減小裝置阻抗。因此，在氮化物半導(dǎo)體激光器芯片用在光盤裝置中的情況下，能夠減小光盤裝置運(yùn)行期間(在再現(xiàn)操作期間)的阻抗。因此，在半導(dǎo)體激光器芯片利用高頻重疊電路驅(qū)動的情況下，能夠使高頻重疊的應(yīng)用更容易，因此能夠利用便宜的高頻重疊電路驅(qū)動。因此， 通過利用便宜的高頻重疊電路，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。而且，通過減小裝置阻抗，也能夠減小運(yùn)行電壓，并且使得能夠減小電功耗。此外，根據(jù)第一方面，通過抑制高階模，甚至在脊部被給定增加的脊寬度時，也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的橫向?？刂?。另外，能夠抑制扭結(jié)的發(fā)生。這使得能夠改善裝置特性和可靠性。這里，在脊部具有基本上的梯形截面形狀的情況下，“脊寬度”表示其沿著底邊緣的寬度。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，導(dǎo)電膜可以形成為覆蓋氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域以及脊部的側(cè)表面。對于該構(gòu)造，能夠有效地抑制高階模， 因此能夠在抑制高階模的同時容易地增加脊部的脊寬度。這里，“覆蓋”包括覆蓋氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域以及脊部的側(cè)表面的一部分。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，優(yōu)選地，氮化物半導(dǎo)體層由ρ 型氮化物半導(dǎo)體形成，并且在脊部的側(cè)表面處的氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度和脊部的外側(cè)區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度均為IXlO17cnT3以下。對于該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?dǎo)電膜設(shè)置為與氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域以及脊部的側(cè)表面非歐姆接觸。因此，即使導(dǎo)電膜與氮化物半導(dǎo)體層接觸，也能夠抑制電流通過接觸區(qū)域，因此抑制了泄漏電流。在此情況下，優(yōu)選脊部的側(cè)表面處的氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度和脊部的外側(cè)區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度中均為IXlO16cnT3以下。對于該結(jié)構(gòu)，能夠更加有效地抑制泄漏電流。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，導(dǎo)電膜的厚度可為15nm以上且IOOnm以下。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，優(yōu)選導(dǎo)電膜由包含選自由 Ti、Mo、Ni、Cr、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、Sc、Y、Ta、Co、Pd、Ag、Au 禾口 Pt 組成的組的至少一種元素的材料形成。對于該結(jié)構(gòu)，能夠有效地通過光吸收實(shí)現(xiàn)光限制，因此能夠在抑制高階模的同時更加容易地增加脊部的脊寬度。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，優(yōu)選地，在導(dǎo)電膜上形成絕緣膜，并且隔著該絕緣膜，電極層形成在導(dǎo)電膜之上。利用該結(jié)構(gòu)，能夠改善靜電耐受電壓， 因此改善了可靠性。而且，能夠減小一個批次內(nèi)的質(zhì)量不穩(wěn)，因此以高的產(chǎn)率獲得具有高可靠性的芯片。優(yōu)選絕緣膜的厚度被給定為IOOnm以上。通過以該方式形成厚度為IOOnm以上的絕緣膜，能夠獲得較高的耐受電壓。在此情況下，優(yōu)選絕緣膜是Ti、Si、^ 或Al的氧化物或氮化物。在根據(jù)上述第一方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，優(yōu)選氮化物半導(dǎo)體層摻雜有 Mg作為ρ型摻雜劑。在此情況下，優(yōu)選地，氮化物半導(dǎo)體層的表面被提供氫，并且在脊部的側(cè)表面處的該氮化物半導(dǎo)體層的表面的氫濃度和脊部的外側(cè)區(qū)域中的該氮化物半導(dǎo)體層的表面的氫濃度均為IXlO18cnT3以上。利用該結(jié)構(gòu)，能夠容易地使在脊部的側(cè)表面處的該氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度和脊部的外側(cè)區(qū)域中的該氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度等于IXlO17Cm-3以下。在上述的結(jié)構(gòu)中，其中載流子濃度為IXlO17cnT3以下的區(qū)域形成在氮化物半導(dǎo)體層的表面，優(yōu)選地，脊部中的其中在氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度為IXlO17cnT3以下的區(qū)域具有2μπι以下的寬度，或者具有為脊寬度的25%以下的寬度。利用該結(jié)構(gòu)，能夠在有源層中形成可飽和吸收區(qū)域，因此能夠使氮化物半導(dǎo)體激光器芯片通過自激發(fā)而振蕩。這消除了對高頻重疊電路的需求，因此有助于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的成本下降。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，制造氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的方法包括在由氮化物半導(dǎo)體形成的有源層之上形成P型氮化物半導(dǎo)體層的步驟；在氮化物半導(dǎo)體層的一部分中形成脊部的步驟；向脊部的側(cè)表面處的氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫，并且向脊部的外側(cè)區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟；以及至少在氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域中形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜的步驟。這里，形成P型氮化物半導(dǎo)體層的步驟包括摻雜Mg作為P型摻雜劑的步驟，并且形成脊部的步驟包括將脊部的脊寬度給定為2 μ m 以上且6μπι以下的步驟。根據(jù)第二方面，如上所述，通過至少在氮化物半導(dǎo)體層之上脊部的外側(cè)區(qū)域中形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜，由于導(dǎo)電膜的光吸收，所以能夠抑制高階模。這使得能夠在抑制高階模的同時增加脊部的脊寬度。而且，根據(jù)第二方面，向脊部的側(cè)表面處的氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫且向脊部的外側(cè)區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫，能夠降低該區(qū)域中的載流子濃度。因此， 即使導(dǎo)電膜和氮化物半導(dǎo)體層彼此接觸，也能夠抑制泄漏電流。此外，根據(jù)第二方面，通過使脊部的脊寬度為2 μ m以上且6 μ m以下，能夠減小裝置阻抗。在根據(jù)上述第二方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法中，優(yōu)選地，向氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟包括從氫自由基源向氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫自由基的步驟。利用該方案，能夠容易地提供氫到氮化物半導(dǎo)體層的表面，因此易于使氮化物半導(dǎo)體層的表面的氫濃度等于1 X IO18CnT3以上。這使得能夠容易地使脊部的側(cè)表面處的氮化物半導(dǎo)體層表面的載流子濃度和脊部的外側(cè)區(qū)域中的氮化物半導(dǎo)體層表面的載流子濃度等于IXlO17cnT3以下。通過在脊部之上形成Pd、W、Ti或Ni等的金屬層，無論何時需要，都能夠通過利用金屬層作為掩模而形成P型載流子濃度為IXlO17cnT3以下的區(qū)域。在根據(jù)上述第二方面的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法中，向氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟可以包括將氫注入氮化物半導(dǎo)體表面的步驟。而且，在此情況下，通過在脊部之上形成Pd、W、Ti或M等的金屬層，無論何時需要，都能夠通過利用該金屬層為掩模而形成P型載流子濃度為ι χ IO17Cm-3以下的區(qū)域。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地獲得以降低的電功耗運(yùn)行且有助于實(shí)現(xiàn)成本降低的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法。而且，根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地獲得具有改善的裝置特性和高可靠性的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖(對應(yīng)于沿著圖 3的A-A線剖取的截面圖)；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖(圖1的一部分的放大截面圖)；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的平面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖9是示出脊寬度與扭結(jié)(kink)發(fā)生率之間的關(guān)系的相關(guān)圖；圖10是示出脊寬度與光盤裝置的運(yùn)行阻抗之間的關(guān)系的相關(guān)圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖(圖11的一部分的放大截面圖)；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖16是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖(圖21的一部分的放大截面圖)；圖23是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)構(gòu)的截面圖 (省略一部分的圖)；圖M是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖25是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；圖沈是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖；以及圖27是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式在下文，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1圖1和2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例(實(shí)施例1)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的平面圖。圖1示出了沿著圖3中的A-A線剖取的截面，而圖2示出了圖1的一部分的放大截面。首先，參考圖1至3， 描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在根據(jù)實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，在η型GaN基板10 上，形成厚度例如為約2μπι至約3μπι的η型AlGaN的η型覆層11。在η型覆層11上，形成具有量子阱結(jié)構(gòu)的有源層12。有源層12的總厚度例如為約0. 1 μ m至約0. 3 μ m,并且由交替堆疊的GaN勢壘層和hGaN阱層構(gòu)成。在有源層12上，形成厚度例如為約5nm至約30nm的AWaN蒸發(fā)防止層13。在 AlGaN蒸發(fā)防止層13上，形成ρ型AWaN的ρ型覆層14，其具有抬高部分14a以及除此之外的平坦部分14b。在ρ型覆層14的抬高部分1 上，形成厚度例如為約0. 05 μ m至約 0. 2 μ m的ρ型GaN的ρ型接觸層15。如圖1和2所示，ρ型接觸層15和ρ型覆層14的抬高部分1 一起構(gòu)成條形(細(xì)長)脊部16，其的脊寬度W為2μπι以上且6μπι以下。具體地，在實(shí)施例1中，給出的脊部16的脊寬度W為3μπι。如圖3所示，脊部16形成為延伸在諧振器(腔)方向(Y方向)上。P型半導(dǎo)體層摻雜有Mg作為ρ型摻雜劑。ρ型覆層14和 P型接觸層15的每一個都是根據(jù)本發(fā)明的“氮化物半導(dǎo)體層”的例子。ρ型覆層14的平坦部分14b可看作其的延伸部分，從脊部16向側(cè)面(在圖3中的X方向上)延伸。如圖1和2所示，在ρ型接觸層15上，形成厚度例如為約0. 01 μ m至約0. 1 μ m的接觸電極17。接觸電極17由例如Ni、Ti或Pd等形成。這里，在實(shí)施例1中，在ρ型覆層14之上的整個表面上，形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜18。具體地，導(dǎo)電膜18形成為覆蓋脊部16的頂表面(接觸電極17的上面)、脊部16 的側(cè)表面以及脊部16的外側(cè)區(qū)域(ρ型覆層14的平坦部分14b的上面)。導(dǎo)電膜18例如由Ti、Pd、Ni、W或Mo等形成。優(yōu)選導(dǎo)電膜18的厚度被給定為IOnm以上且200nm以下，并且進(jìn)一步優(yōu)選為15nm以上且IOOnm以下。而且，在實(shí)施例1中，導(dǎo)電膜18形成為與ρ型覆層14接觸。具體地，ρ型覆層14 構(gòu)造為載流子濃度為約lX1017cm_3，并且導(dǎo)電膜18與ρ型覆層14為非歐姆接觸。另一方面，P型接觸層15的Mg濃度高于ρ型覆層14，從而其載流子濃度例如為IXlO18cnT3以上。 因此，導(dǎo)電膜18通過接觸電極17歐姆接觸ρ型接觸層15。在導(dǎo)電膜18上，形成有ρ側(cè)焊盤電極19，用于從脊部16上注入載流子。如圖1至 3所示，ρ側(cè)焊盤電極19形成為覆蓋接觸電極17形成在脊部16上的部分。在其覆蓋部分接觸電極17的部分中，ρ側(cè)焊盤電極19通過導(dǎo)電膜18與接觸電極17間接接觸。而且，ρ 側(cè)焊盤電極19具有多層結(jié)構(gòu)，其中Ti層(未示出)和Au層(未示出)從導(dǎo)電膜18側(cè)依次堆疊，并且形成為總厚度例如為約0. 1 μ m至約2 μ m。ρ側(cè)焊盤電極19是根據(jù)本發(fā)明的 “電極層”的示例。另一方面，如圖1所示，在η型GaN基板10的底表面上，形成有η側(cè)電極20，用于從基板之下注入載流子。η側(cè)電極20具有多層結(jié)構(gòu)，其中，例如，Ti層(未示出)、Pt層(未示出)和Au層(未示出)從η型GaN基板10的底表面?zhèn)纫来味询B，并且與η型GaN基板 10歐姆接觸。而且，如圖3所示，根據(jù)實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片具有一對諧振器 (腔)端面(facet) 30，其包括激光出射的光出射表面和與光出射表面相反的光反射表面。 在這些諧振器端面30上，形成絕緣材料的保護(hù)涂敷膜(未示出)。由對于波長為400nm的光具有10_4以下的消光系數(shù)的絕緣材料形成保護(hù)涂敷膜使得可以最佳地控制諧振器端面30處保護(hù)涂敷膜的反射率。保護(hù)涂敷膜可用的材料包括 ZrO2, Si02、A1203、HfO2, CaF、Na3AlF6, LiF、LaF3> CeF3^MgF2, NdF3 和 AlN0 具有保護(hù)涂敷膜的諧振器端面30的涂敷不僅可以用于反射率控制，而且可以用于端面保護(hù)。如上所述在諧振器端面30上形成保護(hù)涂敷膜不僅用于防止端面劣化，而且用于改善其他的裝置特性，例如，閾值和斜度效率(slope efficiency)。優(yōu)選保護(hù)涂敷膜構(gòu)造為包括由AlON形成、氧濃度范圍為至30%且厚度為IOOnm以下的層，該層作為與半導(dǎo)體層接觸的第一層的層。如上所述，根據(jù)實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片具有折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(index guide structure)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，與其中脊部埋設(shè)在SW2等的絕緣膜之下的具有實(shí)折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器芯片不同，根據(jù)實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的脊部16埋設(shè)在導(dǎo)電膜18之下。在這點(diǎn)上，可以說根據(jù)實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片具有損耗折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(loss index guide structure)；然而，這里的導(dǎo)電膜18的給出厚度小于損耗折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致較低的內(nèi)部損耗。因此，可以說上述氮化物半導(dǎo)體激光器芯片具有實(shí)折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)和損耗折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的中間結(jié)構(gòu)(損耗-實(shí)折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu))。如上所述，在實(shí)施例1中，通過在ρ型覆層14上形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜18， 由于導(dǎo)電膜18的光吸收特性，所以能夠限制光在橫向方向上，且抑制高階模。這使得能夠在抑制高階模的同時增加脊部16的脊寬度W。優(yōu)化的晶體生長條件導(dǎo)致有源層12中的改善發(fā)光效率，因此即使具有增加的脊寬度，也能防止運(yùn)行電流的升高。而且，在實(shí)施例1中，通過使脊部16的脊寬度W為2μπι以上且6μπι以下(約 3 μ m)，能夠減小裝置阻抗。因此，在氮化物半導(dǎo)體激光器芯片用在例如光盤裝置中的情況下，能夠在運(yùn)行期間(在再現(xiàn)操作期間)減小光盤裝置的阻抗。因此，在半導(dǎo)體激光器芯片利用高頻重疊電路驅(qū)動的情況下，能夠使高頻重疊的應(yīng)用更加容易，因此能夠利用不昂貴的高頻重疊電路驅(qū)動。通過采用不昂貴的高頻重疊電路，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。而且，在實(shí)施例1中，通過減小裝置阻抗，能夠減小運(yùn)行電壓，因此也能夠減小電功耗。此外，在實(shí)施例1中，通過抑制高階模，甚至在脊部16被給出增加的脊寬度W時， 也能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的橫向模控制。另外，能夠抑制扭結(jié)的發(fā)生。這使得能夠改善裝置特性和
可靠性。而且，如上所述，通過形成導(dǎo)電膜18以覆蓋ρ型覆層14上脊部16的外側(cè)區(qū)域(ρ 型覆層14的平坦部分14b之上)和脊部16的側(cè)表面，能夠有效地抑制高階模，因此能夠在抑制高階模的同時容易地增加脊部16的脊寬度W。因?yàn)閷?dǎo)電膜18與ρ型覆層14非歐姆接觸，所以即使如上所述導(dǎo)電膜18與ρ型覆層14接觸，也能夠抑制電流在該接觸區(qū)域上通過。因此，能夠抑制泄漏電流。圖4至8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖。接下來，參考圖1和3至8，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法。首先，如圖4所示，通過MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)工藝，在η型GaN基板10 上依次生長氮化物半導(dǎo)體層11至15。具體地，在η型GaN基板10上，依次生長下面的層 厚度為約2μπι至約3μπι的η型AKiaN的η型覆層11 ；具有量子阱層結(jié)構(gòu)的有源層12 ；厚度為約5nm至約30nm的AWaN蒸發(fā)防止層13 ；厚度為約0. 3 μ m至約0. 7 μ m的ρ型AWaN 的P型覆層14 ；以及厚度為約0. 05 μ m至約0. 2 μ m的ρ型GaN的ρ型接觸層15。在生長ρ型半導(dǎo)體層時，它們摻雜有Mg作為ρ型摻雜劑。ρ型覆層14形成為具有約1 X IO17Cm-3的載流子濃度，并且ρ型接觸層15形成為具有約1 X 1018cm_3的載流子濃度。 作為η型摻雜劑，例如，可采用Si。接下來，如圖5所示，在ρ型接觸層15上，通過真空蒸發(fā)工藝等，形成厚度為約 0. 01 μ m至約0. 1 μ m、主要由Ni、Ti或Pd等形成的接觸電極17。然后，電極在高溫下被合金化，以在P型接觸層15和接觸電極17之間產(chǎn)生歐姆接觸。隨后，如圖6所示，通過光刻工藝和諸如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的干蝕刻工藝或者別的工藝，從接觸電極17的頂表面執(zhí)行選擇性蝕刻進(jìn)入ρ型覆層14的部分深度。這形成了條形脊部16，其由ρ型覆層14的抬高部分1 和ρ型接觸層15組成，脊寬度W為約3 μ m 且延伸在諧振器方向(Y方向，見圖幻上，實(shí)際上多個這樣的脊部彼此平行地形成。其后，如圖7所示，通過濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝，導(dǎo)電膜18形成為覆蓋脊部16 的頂表面(接觸電極17之上)、脊部16的側(cè)表面以及脊部16的外側(cè)區(qū)域(ρ型覆層14的平坦部分14b之上)。就是說，跨過ρ型覆層14之上的整個表面，導(dǎo)電膜18形成為與ρ型覆層14直接接觸。導(dǎo)電膜18例如由Ti、Pd、Ni、W或Mo等形成，并且其厚度給出為例如約 IOnm 至約 20nm。接下來，如圖8所示，通過電子束蒸發(fā)工藝、濺射工藝或電鍍工藝等，在導(dǎo)電膜18 上形成Au層作為ρ側(cè)焊盤電極19。ρ側(cè)焊盤電極19形成為例如在平面圖中看時基本上的矩形形狀，實(shí)際上多個這樣的P側(cè)焊盤電極形成為矩陣形狀。接下來，為了易于分割基板(晶片)，η型GaN基板10的底表面被研磨或拋光，以減小η型GaN基板10的厚度。然后，研磨或拋光的表面通過干蝕刻等被處理以用于表面調(diào)離
iF. ο隨后，如圖1所示，在η型GaN基板10的研磨或拋光的底表面上，通過濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝等，通過從η型GaN基板10的底表面?zhèn)纫来涡纬衫鏣i層(未示出)、Pt 層(未示出)和Au層(未示出)而形成具有多層結(jié)構(gòu)的η側(cè)電極20。然后，電極在高溫下被合金化，以在電極和η型GaN基板10之間產(chǎn)生歐姆接觸。如上形成的基板(晶片)然后在劃片機(jī)上在諧振器方向(垂直于脊部16的方向) 上被分割(解理)成棒。然后，在每個被分割的棒的前、后端面(諧振器端面)二者上，通過諸如蒸發(fā)工藝或?yàn)R射工藝的工藝，形成諸如AlON或Al2O3的絕緣材料的保護(hù)涂敷膜。最后，每個棒被分割成獨(dú)立的半導(dǎo)體激光器芯片。這樣，制造了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 1的如圖1所示的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片。然后，這樣制造的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片通過AlN或SiC等的副底座 (sub-mount)安裝在管座(stem)上，并且通過配線電連接到引線管腳(lead pin)。然后， 帽焊接在管座上，這就完成了殼封裝半導(dǎo)體激光裝置的裝配。接下來，將描述證實(shí)上述實(shí)施例的有益效果的所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，首先，為了調(diào)查脊寬度對扭結(jié)(kink)發(fā)生率的影響，制造了具有不同脊寬度的多個氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且對于每個脊寬度的芯片，測量了扭結(jié)發(fā)生率。另外，當(dāng)類似于上述實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片被作為實(shí)際示例1時，具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(具有實(shí)折射率引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的芯片，其中脊部埋設(shè)在SiO2等的絕緣膜下)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片取作比較示例。對于實(shí)際示例1和比較示例二者，芯片制作為具有變化的脊寬度。對于每個脊寬度，制造10至20個芯片，并且進(jìn)行測量。比較示例的芯片制造為與實(shí)際示例1具有相同的結(jié)構(gòu)，除了前者的脊部埋設(shè)在與后者的導(dǎo)電膜不同的絕緣膜之下。接下來，實(shí)際示例1和比較示例的芯片用脈沖被驅(qū)動，以測量光輸出與注入電流之間的關(guān)系(L-I響應(yīng))。然后，通過檢查是否基于L-I響應(yīng)發(fā)生扭結(jié)，確定每個脊寬度的芯片的扭結(jié)發(fā)生率。光輸出為30mW，并且脈沖具有0.5ys的寬度和50%的占空比。結(jié)果如圖9所示。圖9是示出脊寬度和扭結(jié)發(fā)生率之間的關(guān)系的關(guān)系圖。在圖9中，橫軸表示氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中的脊寬度(μ m)，縱軸表示扭結(jié)發(fā)生率(％)。扭結(jié)發(fā)生率是每個生產(chǎn)批次內(nèi)扭結(jié)的發(fā)生率。如圖9所示，在實(shí)際示例1 (由實(shí)心黑色菱形表示)中，對于6 μ m以下的脊寬度， 認(rèn)為沒有發(fā)生扭結(jié)。相反，在比較示例(由空心正方形表示)中，扭結(jié)在所有的脊寬度為 2μπι以上的芯片中發(fā)生。這可以理解為在比較示例中，隨著脊寬度的增加Qym以上)， 發(fā)生高階模，并且這導(dǎo)致100%的扭結(jié)發(fā)生率。另一方面，可以理解的是在實(shí)際示例1中， 甚至在脊寬度增加時，導(dǎo)電膜的光吸收也可抑制高階模，并且這防止了扭結(jié)的發(fā)生。因此， 可確定的是，通過在P型覆層之上形成導(dǎo)電膜，能夠在抑制高階模(扭結(jié))的同時增加脊寬度。接下來，為了調(diào)查脊寬度對光盤裝置的運(yùn)行阻抗的影響，通過利用具有變化脊寬度的實(shí)際示例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，測量了光盤裝置的運(yùn)行阻抗。結(jié)果如圖10所
7J\ O圖10是示出脊寬度和光盤裝置的運(yùn)行阻抗之間關(guān)系的關(guān)系圖。在圖10中，橫軸表示氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中的脊寬度(μ m)，并且縱軸表示光盤裝置在運(yùn)行期間(在光盤再現(xiàn)期間)的阻抗(Ω)。由圖10可理解的是，隨著脊寬度的增加，運(yùn)行阻抗減小。還可以看出運(yùn)行阻抗的降低率傾向于對于較小的脊寬度較高而對于較大的脊寬度而較低。就是說，雖然采用2μπι 以上的脊寬度使得能夠有效減小運(yùn)行阻抗，但增加脊寬度超過6 μ m時與脊寬度等于6 μ m 相比在運(yùn)行阻抗上不產(chǎn)生顯著變化。因此，為了抑制扭結(jié)的發(fā)生以及有效地減小運(yùn)行阻抗， 優(yōu)選采用2 μ m以上且6 μ m以下的脊寬度。在氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中，由于ρ型半導(dǎo)體層的高阻抗系數(shù)，傳統(tǒng)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片中采用的約1.5μπι的脊寬度導(dǎo)致高的裝置阻抗。這里，在傳統(tǒng)芯片中， 難以增加脊寬度，因?yàn)檫@樣做將導(dǎo)致產(chǎn)生高階模。相反，在實(shí)施例1中，能夠在抑制高階模的同時增加脊寬度，因此能夠減小裝置阻抗。而且，通過與上述實(shí)施例1類似的制造方法，以約3μπι的脊寬度制造類似于實(shí)施例1的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且測量了它們的裝置特性。與脊寬度為1. 5 μ m的傳統(tǒng)芯片相比，這些芯片實(shí)現(xiàn)了光盤裝置的運(yùn)行阻抗降低約50%以及運(yùn)行電壓減小約10%。結(jié)果，應(yīng)用高頻重疊更加容易，并且高頻重疊電路的成本更低。而且，噪聲特性具有較少的變化，且光學(xué)拾取系統(tǒng)的成本更低。此外，激光的橫向模由Ti、Pd、附、W或Mo等的導(dǎo)電膜限制，并且這有助于獲得至少到30mw時無扭結(jié)的芯片。實(shí)施例2圖11和12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例(實(shí)施例2)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖。接下來，參考圖1、11和12，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)構(gòu)。在不同的附圖中，對應(yīng)的部件由相同的參考標(biāo)號表示，且除非必要將不重復(fù)重疊的描述。在前述實(shí)施例1中，如圖1所示，ρ側(cè)焊盤電極19形成為與導(dǎo)電膜18接觸，并且這可能導(dǎo)致一個批次內(nèi)的一個或多個芯片具有低的靜電耐受電壓。為此，即，為了改善靜電耐受電壓，在實(shí)施例2中，如圖11和12所示，在導(dǎo)電膜18和ρ側(cè)焊盤電極19之間形成絕緣膜110。就是說，在實(shí)施例2中，在導(dǎo)電膜18上形成絕緣膜110，并且隔著該絕緣膜110， P側(cè)焊盤電極19形成在導(dǎo)電膜18之上。而且，絕緣膜110由厚度為約200nm( 2000 A )的SW2膜形成。優(yōu)選絕緣膜110 形成為具有IOOnm以上的厚度。該結(jié)構(gòu)提供了 100V以上的耐受電壓。而且，在實(shí)施例2中，脊部16的脊寬度W被給出為約2. 5 μ m。此外，在實(shí)施例2中，導(dǎo)電膜18形成在不包括脊部16的頂表面的區(qū)域中。具體地， 導(dǎo)電膜18形成為覆蓋脊部16的外側(cè)區(qū)域(在ρ型覆層14的平坦部分14b之上)以及脊部16的側(cè)表面。然后，在以這樣的方式形成的導(dǎo)電膜18上，絕緣膜110形成為覆蓋導(dǎo)電膜 18。與實(shí)施例1不同，這里的P側(cè)焊盤電極19具有多層結(jié)構(gòu)(兩層結(jié)構(gòu))，其中，例如， Ti層(未示出)和Au層(未示出)從絕緣膜110側(cè)依次堆疊。而且，在脊部16的頂表面上，暴露接觸電極17，并且ρ側(cè)焊盤電極19與暴露的接觸電極17直接接觸。如上所述，在實(shí)施例2中，通過在導(dǎo)電膜18上形成絕緣膜110，并且然后隔著如上所述的絕緣膜Iio在導(dǎo)電膜18之上形成P側(cè)焊盤電極19，能夠提高靜電耐受電壓，且因此改善可靠性。而且，能夠減小一個批次內(nèi)的質(zhì)量不穩(wěn)，并且因此能夠以高產(chǎn)量獲得具有高可靠性的半導(dǎo)體激光器芯片。另一方面，實(shí)施例2的有益效果類似于前述的實(shí)施例1。圖13至20是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖。接下來，參考圖3和10至20，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法。首先，如圖13所示，通過類似于前述實(shí)施例1的工序，氮化物半導(dǎo)體層11至15依次生長在η型GaN基板10上，其后，再次以類似的方式，接觸電極17形成在ρ型接觸層15上。接下來，通過光刻工藝，在接觸電極17上的預(yù)定區(qū)域中，形成抗蝕劑層150。然后， 如圖14所示，以抗蝕劑層150作為掩模，通過諸如反應(yīng)離子蝕刻的干蝕刻工藝，從接觸電極 17的頂表面執(zhí)行選擇性蝕刻進(jìn)入ρ型覆層14的深度的部分。這形成了條形脊部16，其由 P型覆層14的抬高部分1 和ρ型接觸層15組成，具有約2. 5 μ m的脊寬度W，并且延伸在諧振器方向(Y方向，見圖幻上，實(shí)際上多個這樣的脊部形成為彼此平行。隨后，如圖15所示，帶著剩下的抗蝕劑層150，通過濺射工藝或者電子束蒸發(fā)工藝，在整個表面上形成導(dǎo)電膜18。然后，通過剝離，去除抗蝕劑層150，從而暴露脊部16上面的接觸電極17。其后，如圖16所示，通過光刻工藝，抗蝕劑層160形成為暴露導(dǎo)電膜18在脊部16 的側(cè)表面的上部中的部分。接下來，通過諸如RIE的干蝕刻工藝，去除暴露的導(dǎo)電膜18。然后，去除抗蝕劑層160。接下來，如圖17所示，在包括脊部16的上面的基板的整個頂表面上，通過濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝，SiO2W絕緣膜110形成為厚度為約200nm。隨后，如圖18所示，通過光刻工藝，抗蝕劑層170形成為僅暴露脊部16之上的一部分。然后，例如利用基于氫氟酸的蝕刻液體去除絕緣膜110在脊部16之上的部分。這在脊部16的兩側(cè)留下了導(dǎo)電膜18和絕緣膜110。具體地，導(dǎo)電膜18形成為覆蓋脊部16的外側(cè)區(qū)域(在ρ型覆層14的平坦部分14b之上)和脊部16的側(cè)表面。而且，在該導(dǎo)電膜18上，絕緣膜110 形成為覆蓋導(dǎo)電膜18，并且導(dǎo)電膜18形成為不與脊部16之上的接觸電極17接觸。接下來，如圖20所示，通過電子束蒸發(fā)工藝、濺射工藝或電鍍工藝等，在絕緣膜 110上，通過從基板(晶片)側(cè)依次形成Ti層(未示出)和Au層(未示出)而形成具有多層結(jié)構(gòu)的P側(cè)焊盤電極19。其后，通過類似于前述實(shí)施例1的工藝，制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的圖11和12所示氮化物半導(dǎo)體激光器芯片。與實(shí)施例1 一樣，以這樣方式制造的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片然后通過AlN或SiC 等的副底座安裝在管座上，并且通過配線電連接到引線管腳。然后，帽焊接在管座上，這完成了殼封裝半導(dǎo)體激光裝置的裝配。通過上述制造方法，制造了類似于實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且測量了它們的裝置特性。與脊寬度為1.5μπι的傳統(tǒng)芯片相比，這些芯片實(shí)現(xiàn)了光盤裝置的運(yùn)行阻抗減小約40%以及運(yùn)行電壓減小約10%。結(jié)果，高頻重疊的應(yīng)用更加容易，并且高頻重疊電路的成本更低。而且，噪聲特性具有很小的變化，并且光學(xué)拾取系統(tǒng)的成本更低。而且，由于導(dǎo)電膜通過絕緣膜與P側(cè)焊盤電極電隔離，所以改善了靜電耐受電壓，實(shí)現(xiàn)了 200V 以上的靜電耐受電壓。此外，減小了泄漏電流，并且產(chǎn)率改善了 5%。與實(shí)施例1 一樣，制造了具有不同脊寬度的多個氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且測量了光盤裝置的運(yùn)行阻抗?？梢姡S著脊寬度的增加，運(yùn)行阻抗傾向于降低。就是說，實(shí)施例2產(chǎn)生與圖10所示相類似的結(jié)果。而且，在絕緣膜由SiA之外的材料形成，即，由Ti、Si、a 或Al的氧化物或氮化物形成時，能夠獲得與上述相類似的有益效果。實(shí)施例3圖21和22是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例(實(shí)施例3)的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的截面圖。圖23是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片結(jié)構(gòu)的截面圖。接下來，參考圖21至23，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的結(jié)構(gòu)。在不同的附圖中，對應(yīng)的部件由相同的參考標(biāo)號表示，并且除非必要將不重復(fù)重疊的描述。如圖21和22所示，根據(jù)實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片與前述實(shí)施例1在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于，在脊部16的側(cè)表面處的ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度和脊部16的外側(cè)區(qū)域中的P型半導(dǎo)體層表面(P型覆層14的平坦部分)的載流子濃度均為IXlO17cnT3 以下。就是說，與導(dǎo)電膜18接觸的區(qū)域中的ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度為IXlO17cnT3 以下。換言之，載流子濃度為IXlO17Cnr3以下的區(qū)域(高阻抗區(qū)域210)形成在ρ型覆層14 的平坦部分14b的區(qū)域中和脊部16的側(cè)表面的區(qū)域中。而且，高阻抗區(qū)域210通過從ρ型半導(dǎo)體層表面提供氫自由基(hydrogen radical)而形成。因此，在脊部16的側(cè)表面處的ρ型半導(dǎo)體層表面的氫濃度和脊部16的外側(cè)區(qū)域中的P型半導(dǎo)體層表面的氫濃度均為IXlO18cnT3以上。就是說，高阻抗區(qū)域210 中的氫濃度為IXlO18cnT3以上。優(yōu)選高阻抗區(qū)域210構(gòu)造為具有IXlO16cnT3以下的載流子濃度。這里，從ρ型半導(dǎo)體層表面提供的氫自由基通過ρ型接觸層15和ρ型覆層14的表面引入半導(dǎo)體層(同樣地，通過脊表面引入脊部16)，并且在表面下幾微米的范圍內(nèi)擴(kuò)散。 氫自由基然后與這個范圍內(nèi)的活性Mg結(jié)合而成為無活性的，降低了 ρ型載流子濃度。因此， 高阻抗區(qū)域210從ρ型半導(dǎo)體層表面向內(nèi)具有預(yù)定的寬度(擴(kuò)散距離)。而且，在實(shí)施例3中，如圖23所示，高阻抗區(qū)域210構(gòu)造為其在脊部16中的寬度 R從脊部16的每個邊緣起為1 μ m以下。而且，在實(shí)施例3中，脊部16的脊寬度W被給出為約4 μ m。此外，在實(shí)施例3中，作為形成高阻抗區(qū)域210的結(jié)果，可飽和的吸收區(qū)域220形成在有源層12中?？娠柡偷奈諈^(qū)域220形成在與有源層12注入電流的區(qū)域鄰接且具有相同成分的區(qū)域(例如，由虛線圈起的部分S)中。具體地，高阻抗區(qū)域210是作為氫鈍化的結(jié)果而P型載流子濃度減小的區(qū)域，因此具有極高的阻抗。這使得難以使電流通過高阻抗區(qū)域210。因此，電流注入寬度限制在脊部16內(nèi)(脊波導(dǎo)內(nèi))，從而電流通過的區(qū)域(見圖23中空心箭頭)窄于高阻抗區(qū)域210沒有形成時的波導(dǎo)寬度。就是說，電流通過的區(qū)域具有(脊寬度- μ m以上的寬度。有源層12中產(chǎn)生的光擴(kuò)展在波導(dǎo)內(nèi)，因此，在有源層12 中，盡管沒有注入電流，但是一區(qū)域(可飽和的吸收區(qū)域220)形成在光分布的區(qū)域中。如上所述，根據(jù)實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片是自激發(fā)振蕩型氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，其中形成了可飽和的吸收區(qū)域220。如上所述，在實(shí)施例3中，通過使在脊部16的側(cè)表面處的ρ型半導(dǎo)體層(P型覆層 14和ρ型接觸層1 表面的載流子濃度和在脊部16外側(cè)區(qū)域中的ρ型半導(dǎo)體層表面(ρ型覆層14的平坦部分14b的表面)的載流子濃度均等于IXlO17cnT3以下，能夠使導(dǎo)電膜18 與P型覆層14上脊部的外側(cè)區(qū)域(ρ型覆層14的平坦部分14b上面)以及脊部16的側(cè)表面非歐姆接觸。因此，即使導(dǎo)電膜18與諸如ρ型覆層14的氮化物半導(dǎo)體層接觸，也能夠進(jìn)一步抑制電流通過接觸區(qū)域，因此進(jìn)一步抑制泄漏電流。通過使在脊部16的側(cè)表面處的ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度和在脊部16的外側(cè)區(qū)域中的P型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度均等于IXlO16cnT3以下，能夠更加有效地抑制泄漏電流。而且，在實(shí)施例3中，通過提供氫自由基到ρ型半導(dǎo)體層表面，能夠容易地使在脊部16的側(cè)表面處的ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度和在脊部16的外側(cè)區(qū)域中的ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度等于IX IO17CnT3 (IX IO16CnT3)以下。此外，在實(shí)施例3中，通過使脊部16中的其中ρ型半導(dǎo)體層表面的載流子濃度為 IX IO17CnT3的區(qū)域(高阻抗區(qū)域210)的距每個邊緣的寬度R等于Iym以下，能夠在有源層12中形成可飽和的吸收區(qū)域220，因此能夠使氮化物半導(dǎo)體激光器芯片自激發(fā)振蕩。這消除了對高頻重疊電路的需求，因此有助于實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的成本降低。另外，實(shí)施例3的有益效果類似于前述的實(shí)施例1。圖M至27是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法的截面圖。接下來，參考圖21和M至27，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的制造方法。如圖M所示，通過類似于前述實(shí)施例1和2的工藝，形成脊部16。這里，脊部16 形成為具有約4 μ m的脊寬度W。接下來，如圖25所示，用來自氫自由基源的氫自由基噴射表面。因?yàn)榻佑|電極17 形成在脊部16上，接觸電極17用作掩模，從而氫自由基提供到除此之外的其他區(qū)域。而且，如上所述，氫自由基通過P型GaN的ρ型接觸層15的表面且通過ρ型AlGaN的ρ型覆層14表面引入半導(dǎo)體層(同樣，通過脊表面引入脊部16中)，并且擴(kuò)散在表面下幾微米的范圍內(nèi)。氫自由基然后與該范圍內(nèi)的活性Mg結(jié)合而變?yōu)闊o活性的，而降低了 ρ型載流子濃度。這里，氫自由基的擴(kuò)散距離可通過控制從氫自由基源提供氫自由基的條件而控制 (例如，提供的氫量、氫裂化區(qū)域(hydrogen cracking zone)的溫度和長度、供給時間，等等。在實(shí)施例3中，氫在下面的條件下提供，使得氫自由基擴(kuò)散的距離為約1 μ m 提供的氫量，lsccm;氫裂化區(qū)域的溫度，1100°C ；氫裂化區(qū)域的長度(由氫自由基源產(chǎn)生氫自由基的區(qū)域的長度)，300mm ；以及供給時間，10分鐘。這形成了氫自由基被擴(kuò)散的擴(kuò)散區(qū)域 (高阻抗區(qū)域210)。接下來，如圖沈所示，通過濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝，導(dǎo)電膜18形成為覆蓋脊部16的頂表面(接觸電極17之上)、脊部16的側(cè)表面以及脊部16的外側(cè)區(qū)域(ρ型覆層 14的平坦部分14b之上)。就是說，在ρ型覆層14上的整個表面上，導(dǎo)電膜18形成為與ρ 型覆層14直接接觸。導(dǎo)電膜18例如由Ti、Pd、Ni、W或Mo等形成，并且導(dǎo)電膜18的厚度被給出為例如約IOnm至約20nm。隨后，如圖27所示，通過濺射工藝、電子束蒸發(fā)工藝或電鍍工藝等，在導(dǎo)電膜18 上，Au層形成為ρ側(cè)焊盤電極19。其后，通過與前述實(shí)施例1類似的工藝，制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的如圖21所示的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片。以這樣的方式制造的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片然后通過AlN或SiC等的副底座安裝在管座上，并且通過配線電連接到引線管腳。然后，帽焊接在管座上，這完成了殼封裝半導(dǎo)體激光裝置的裝配。通過上述制造方法，制造了與實(shí)施例3類似的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，并且測量了它們的裝置特性。與脊寬度為1.5μπι的傳統(tǒng)芯片相比，這些芯片實(shí)現(xiàn)了光盤裝置的運(yùn)行阻抗減小約30%。另外，由于可飽和的吸收區(qū)域形成在有源層中，它們通過自激發(fā)而振蕩；這消除了對高頻重疊電路的需求，并且有助于進(jìn)一步降低光學(xué)拾取系統(tǒng)的成本。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例在各方面僅為說明性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是通過上述實(shí)施例的描述而定義，而是通過權(quán)利要求的范圍而定義，并且包括與權(quán)利要求等同意義和范圍內(nèi)的任何變化和修改。例如，盡管上述的實(shí)施例1至3涉及脊部的側(cè)表面也由導(dǎo)電膜覆蓋的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；導(dǎo)電膜不是必須形成在脊部的側(cè)表面上。就是說，導(dǎo)電膜僅須至少形成在氮化物半導(dǎo)體層(P型覆層)上脊部的外側(cè)區(qū)域中。盡管上述實(shí)施例1至3涉及Ti、Pd、Ni、W或Mo等的導(dǎo)電膜形成在ρ型覆層上的示例，但這不意味著限制本發(fā)明；導(dǎo)電膜可以由除了剛剛提及的材料之外的材料形成。具體地，導(dǎo)電膜可以例如由包含選自由 Ti、Mo、Ni、Cr、Cu、Fe、Zr、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、 Sc、Y、Ta、Co、Pd、Ag、Au和Pt組成的組的至少一種元素的材料形成。盡管上述實(shí)施例1至3涉及脊部的脊寬度在諧振器方向上均勻的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；脊部可以形成為脊寬度沿著諧振器方向局部變化。在此情況下，在沿著底邊緣測量時，沿著整個諧振器長度變化的寬度的平均值可看作脊寬度。在上述實(shí)施例1至3中，脊部的脊寬度可根據(jù)需要在2 μ m以上且6 μ m以下的范圍內(nèi)改變。盡管上述實(shí)施例1至3涉及η型GaN基板用作基板的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；可以替代地采用InGaN、AKiaN或AlfeInN等的導(dǎo)電基板?？梢圆捎脤?dǎo)電基板之外的絕緣基板，例如，藍(lán)寶石基板。在基板之上通過晶體生長形成的各氮化物半導(dǎo)體層的厚度、 成分等可適當(dāng)組合或改變以適應(yīng)所需的特性。例如，可增加或省略一個或多個半導(dǎo)體層，或者可部分改變半導(dǎo)體層的順序。一個或多個半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型可以改變。就是說，可進(jìn)行任何修改，只要可以獲得氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的基本特性。盡管上述實(shí)施例1至3涉及各氮化物半導(dǎo)體層通過采用MOCVD工藝的晶體生長形成在基板上的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；各氮化物半導(dǎo)體層可通過采用MOCVD工藝之外的任何氣相生長工藝，例如，MBE (分子束外延)工藝、HDVPE (氫化物氣相外延)工藝等的晶體生長形成在基板上。盡管上述實(shí)施例2涉及SiO2的絕緣膜形成在導(dǎo)電膜上的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；SiO2之外的任何絕緣材料的絕緣膜可形成在導(dǎo)電膜上。例如，Ti、si、a 或Al的氧化物或氮化物的絕緣膜可形成在導(dǎo)電膜上。盡管上述實(shí)施例3涉及用氫自由基噴射半導(dǎo)體層以給半導(dǎo)體層表面提供氫的示例，但是這不意味著限制本發(fā)明；半導(dǎo)體層表面可通過氫注入被提供氫。用這樣的方案也可獲得類似的有益效果。盡管上述實(shí)施例3涉及脊部中的其中ρ型半導(dǎo)體表面的載流子濃度為1 X IO17Cm-3 以下的區(qū)域(高阻抗區(qū)域)從脊部的每個邊緣占據(jù)Iym以下的示例，但是該區(qū)域的寬度 (擴(kuò)散距離)可以考慮給定的脊寬度等適當(dāng)?shù)馗淖?。?yōu)選剛剛描述的區(qū)域的寬度(擴(kuò)散距離)合計為2 μ m以下，或者為脊寬度的25%以下。對于這樣的結(jié)構(gòu)，能夠在有源層中形成可飽和的吸收區(qū)域，因此實(shí)現(xiàn)自激發(fā)振蕩。上述實(shí)施例1至3的結(jié)構(gòu)可適當(dāng)結(jié)合。通過將上述特征的適當(dāng)一些結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例落入本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，包括 有源層，由氮化物半導(dǎo)體形成；氮化物半導(dǎo)體層，形成在所述有源層之上； 脊部，形成在所述氮化物半導(dǎo)體層的一部分中；以及導(dǎo)電膜，具有光吸收特性，并且在所述氮化物半導(dǎo)體層之上至少形成在所述脊部的外側(cè)區(qū)域中，其中所述脊部的脊寬度為2 μ m以上且6 μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，其中所述導(dǎo)電膜形成為覆蓋所述氮化物半導(dǎo)體層之上所述脊部的所述外側(cè)區(qū)域以及所述脊部的側(cè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中所述氮化物半導(dǎo)體層由P型氮化物半導(dǎo)體形成，并且其中所述脊部的側(cè)表面處的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度以及所述脊部的所述外側(cè)區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度均為IXlO17cnT3以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，其中所述脊部的側(cè)表面處的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度以及所述脊部的所述外側(cè)區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度均為IXlO16cnT3以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中所述導(dǎo)電膜的厚度為15nm以上且IOOnm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，其中所述導(dǎo)電膜由包含選自由 Ti、Mo、Ni、Cr、Cu、Fe、&、Hf、Nb、W、Rh、Ru、Mg、Si、Al、 &、Y、Ta、Co、Pd、Ag、Au和Pt組成的組的至少一種元素的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中絕緣膜形成在所述導(dǎo)電膜上，并且其中電極層隔著所述絕緣膜形成在所述導(dǎo)電膜之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中所述絕緣膜是Ti、Si、^ 或Al的氧化物或氮化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中所述氮化物半導(dǎo)體層摻雜有Mg作為ρ型摻雜劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片， 其中所述氮化物半導(dǎo)體層的表面被提供氫，并且其中所述脊部的側(cè)表面處的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的氫濃度以及所述脊部的所述外側(cè)區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的氫濃度均為IXlO18cnT3以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體激光器芯片，其中所述脊部的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的載流子濃度為IXlO17cnT3以下的區(qū)域具有2 μ m以下的寬度，或者具有為所述脊寬度的25 %以下的寬度。
12.一種制造氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的方法，包括在由氮化物半導(dǎo)體形成的有源層之上形成P型氮化物半導(dǎo)體層的步驟； 在所述氮化物半導(dǎo)體層的一部分中形成脊部的步驟；向所述脊部的側(cè)表面處的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫，并且向所述脊部的外側(cè)區(qū)域中的所述氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟；以及至少在所述氮化物半導(dǎo)體層之上所述脊部的外側(cè)區(qū)域中形成具有光吸收特性的導(dǎo)電膜的步驟；其中形成所述P型氮化物半導(dǎo)體層的步驟包括摻雜Mg作為ρ型摻雜劑的步驟；并且其中形成所述脊部的步驟包括將所述脊部的脊寬度給定為2 μ m以上且6 μ m以下的步馬聚ο
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的方法，其中向所述氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟包括從氫自由基源向所述氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫自由基的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造氮化物半導(dǎo)體激光器芯片的方法，其中向所述氮化物半導(dǎo)體層的表面提供氫的步驟包括將氫注入所述氮化物半導(dǎo)體層的表面的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體激光器芯片及其制造方法，該氮化物半導(dǎo)體激光器芯片以降低的電功耗運(yùn)行且有助于實(shí)現(xiàn)成本降低，且具有有源層，由氮化物半導(dǎo)體形成；氮化物半導(dǎo)體層，形成在有源層之上；脊部，形成在氮化物半導(dǎo)體層的一部分中；以及導(dǎo)電膜，具有光吸收特性，并且在氮化物半導(dǎo)體層之上至少形成脊部的外側(cè)區(qū)域中。脊部的脊寬度為2μm以上且6μm以下。
文檔編號H01S5/22GK102299481SQ201110173888
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者川上俊之, 谷健太郎, 谷善彥 申請人:夏普株式會社