专利名称：半导体激光器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光器的制造方法、半导体激光器、光头、
光盘装置、半导体装置的制造方法以及氮化物型m-v族化合物半 导体层的生长方法，尤其涉及例如具有使用氮化物型m-v族化合 物半导体的端面窗结构的脊形条紋型半导体激光器以及将半导体
激光器用作或用于光源的光头和光盘装置。
背景技术：
为了增加半导体激光器的最大光输出，不可避免地需要引入端 面窗结构，其中，为共振器的端面设置相对于来自活性层的光为透 明的窗口。
在才艮据相关4支术的GalnP红色发光半导体激光器中，以下方法 是有效的在形成激光器结构的半导体层的生长之后，将Zn原子 扩散进入与作为共振器端面部分临近的半导体层中，以局部增加带 隙能量，/人而形成端面窗结构(例如，参照日本专利7>开第 2005-45009号)。
6另一方面，近年来，基于氮化物型III-V族化合物半导体的半
导体激光器已经被用作高密度光盘装置等中的光源。大多数氮化物
型III-V族化合物半导体是在热和机械性能方面比GalnP半导体更 稳定的材料。因此，在基于氮化物型III-V族化合物半导体的半导 体激光器中，难以通过在GalnP红色发光半导体激光器的情况下有 效的不同原子的扩散和湿蚀刻来形成端面窗结构。
鉴于此，对于基于氮化物型III-V族化合物半导体的半导体激 光器，已经提出了用于形成端面窗结构的各种方法并进行了试验。 现在，将描述已经4是出的端面窗结构的形成方法。
提出了以下方法在通过劈裂(cleavage)形成纟敫光冲奉之后， 利用由激光辐射或暴露于H2等离子体所引起的In消除处理，通过 增大共振器端面附近的带隙能量来形成端面窗结构(例如，参照日 本专利7>开第2006-147814号和日本专利/>开第2006-147815号)。 然而，为了执行这些方法，需要高真空室设施，从而导致大规模的 装置和i殳施4更资。此外，劈裂之后处理共振器端面通常遗留了关于 生产率的问题。
对于以下方法已经存在许多4是案在基4反上外延生长用于形成 激光器结构的半导体层之后，通过反应离子蚀刻(RIE)挖掘作为 共振器端面的半导体层部分，并在挖掘区域中再次外延生长具有高 带隙能量的氮化物型III-V族化合物半导体层(例如，参照日本专 利/〉开第2004-134555号、日本专利7>开第2003-60298号、国际公 开第03/036771号手册以及日本专利^>开第2002-204036号)。然而， 根据该方法，在通过RIE所挖掘的表面上会形成表面能级(level), 从而担心会在激光器纟喿作时发生光吸收和局部热量生成。作为另一个实例，已经l是出以下方法在"i殳置有利用RIE或绝 缘膜沉积所形成的几何台阶(step)的基板上外延生长用于形成激 光器结构的半导体层，从而形成端面窗结构(例如，参照日本专利 7>开第2005-191588号、曰本专利^^开第2005-294394号、曰本专 利公开第2003-198057号以及日本专利公开第2000-196188号)。该 方法针对一种现象在激光行进方向上，带隙能量高于活性层的覆 层起到端面窗结构的作用。在图49中示出了其典型实例。如图49 所示，在该半导体激光器中，通过RIE图样化基板101的一个主面 来i殳置凹部101a,随后在凹部101a上顺次生长n型半导体层102、 活性层103和p型半导体层104,此后，在p型半导体层104上形 成p侧电才及105、绝纟彖电才及106和4于垫(pad )电才及107。」换句话i兌， 由于基板101中凹部101a的存在而导致在n型半导体层102、活性 层103和p型半导体层104中生成陡峭的几何台阶，使得会在台阶 附近产生光波导损失。此外，无法实现通过在共4展器端面附近的活 性层103中加宽带隙所获得的透明化，因此，该半导体结构不能起 到有效端面结构的功能。
发明内容
如上所述，以前用于在基于氮化物型ni-v力矣化合物半导体的 半导体激光器中形成端面窗结构的方法存在很多问题。
因此，需要一种^f吏用氮化物型ni-v族化合物半导体的半导体 激光器以及半导体激光器的制造方法，使得可以非常容易地形成端 面窗结构，可以抑制光波导损失，并且可以限制激光器操作时由于 表面能级的存在而引起的光吸收和局部热量生成。
还需要将上述优良的半导体激光器用作或用于光源的光头和 光盘装置。此外，需要氮化物型III-V族化合物半导体层的生长方法，通 过这种方法，可以容易地生长至少包含In和Ga并具有带隙能量至 少在一个方向上改变的部分的氮化物型III-V族^:合物半导体，以 及需要半导体装置及其制造方法(其中利用该生长方法)。
为了解决上述问题，本发明的发明人进行了大量研究。作为研 究结果，本发明的发明人发现了在生长至少包含In和Ga的I氮化 物型III-V族化合物半导体层(例如，InGaN层)的情况下，可以 通过选择绝缘膜掩模部分的宽度、间隔、形状、位置等来控制氮化 物型III-V族化合物半导体层期望部分的带隙能量，并且他们已经 达成了本发明。下面，将描述本发明的发明人的发现。
进行了下面的基础研究试验。
如图1A和图1B所示，在n型GaN基板l上形成具有宽度w 的条紋形的两个Si02膜掩模2，它们彼此平行并且间隔距离为d。 这里，图1A是平面图，图1B是沿图1A的线B-B所获取的截面图。 随后，如图2A和图2B所示，在设置有SK)2膜掩模2的n型GaN 基板1上外延生长形成GaN半导体激光器的激光结构层的GaN半 导体层3,其包括n型AlGaN覆层(clad layer ) 3a、 n型GaN光波 导层3b、具有未掺杂的Gai-xInxN (量子阱层)/Ga,-yliiyN (阻挡层， x〉y)多量子阱结构的活性层3c以及未摻杂的InGaN光波导层3d。 这里，例如在900°C ~ IIO(TC范围内设置不含In的层的n型AlGaN 覆层3a和n型GaN光波导层3b的生长温度；另 一方面，例如在 700°C ~ 80(TC范围内i殳置具有Ga,-xInxN/Ga!-ylnyN多量子阱结构的 活性层3c和含In的层的未掺杂InGaN光波导层3d的生长温度。 在这种情况下，GaN半导体层3实质上没有在Si02膜掩模2上生 长，而是仅在n型GaN基板1上没有被Si02膜掩模2覆盖的部分 上生长。
9利用激发光(hv)照射由此生成的样品，并通过显孩i光致发光 估计从活性层3c发射的光的峰值能量(参见图2B)。结果，可以获 得关于从活性层3c发射的峰值能量对Si02膜掩模2的宽度w和间 隔d的依赖性的基础凝::梧。图3和图4示出了测量结果。
在图3所示的图中，如下定义在坐标轴上得到的AXb。由、表 示在与Si02膜掩模2足够远的位置所形成的GaN半导体层3的平 坦部分处对应于从活性层3c发射的峰值能量的波长。在这种情况 下，随着远离Si02膜掩模2，对应于发射峰值能量的波长一旦被移
动至短波长侧，则再次被移动至长波长侧。由？Win表示对应于发射
峰值能量的最大值的最短波长。在这种情况下，采用AXb = ^in-、 的定义。
图3示出了在SiCb膜掩模2的宽度w保持恒定的情况下A入b 随间隔d的改变而改变。宽度wi殳置为5[im、 30[im和50(am三 个等级。如图3所示，通常，随着间隔d变大并且随着宽度w变大， AXb倾向于在负方向上增大。例如，在宽度w为5 (im且间隔d为 10 (am的'晴况下，获得约-9 nm的AXJ直。约-9 nm的AXJ直乂于应 于带隙能量增大约80 meV。带隙能量的这种变化足够作为端面窗 结构的值。
在图4所示的图中，如下定义在坐标轴上^f寻到的A、。由、表 示与从在Si02膜掩模2之间的区域中生长的GaN半导体层3的活 性层3c的中间部分发射的峰值能量相对应的波长。在这种情况下， 采用的定义。
图4示出了在Si02膜掩模2的宽度w保持恒定的情况下△、 随间隔d的改变而改变。宽度w i殳置为5 (im、 30 pm和50 |am三 个等级。如图4所示，在宽度w不小于30 nm的情况下，A、在负 方向上移动；在宽度w为5 pm的情况下，当间隔d不大于5pm时，A、趋向于在正方向上移动，而当间隔d为10 Kim~50 |am时，趋向 于在负方向上移动。例如，在宽度w为5 pm且间隔d为3 nm的情 况下，获得约+ 5 nm的A、^直，以及在w为5 pm且间隔d为20 |am 的情况下，获得约-5 nm的A、值。
从图3所示的数据看出，当仅使用单个Si02膜掩模2时，可以 期望发射波长向更短波长侧移动(活性层3c带隙能量的增加)。此 外，如图4所示，惊喜地，可以实现A人c〉0,即，将发射波长移向 更长的波长侧(活性层3c带隙能量的减小)。可以了解，可通过任 意设计Si()2膜掩模2的图样来自由改变活性层3c的带隙能量。
本发明的发明人得出在如上所述通过使用SiCM莫掩模2外延生 长GaN半导体层3的情况下，为什么可以才艮据GaN半导体层3的 部分来改变活性层3c的带隙能量的原因在于In扩散长度与Ga扩 散长度相比非常小的结论。现在，将描述这个原因。
如图2A和图2B所示，在n型GaN基板1上没有S皮Si02膜4务 模2覆盖的部分上生长GaN半导体层3的活性层3c的情况下，不 4又In和Ga 乂人生长材一十源;故直纟妄4是供至该部分，而且In和Ga也通 过扩散处理被提供至该部分(在Si02膜掩模2上所提供的In和Ga 在Si02膜掩模2上扩散)。
图5A、图5B和图5C示出了相对于沿着与Si02膜掩模2正交 的方向从边缘测量的距离所绘制的从形成在n型GaN基板1上的 Si02掩模2的边缘向外部扩散的Ga和In的浓度变化以及活性层3c 的In组分的变化。如图5A和图5B所示，在In扩散长度与Ga扩 散长度相比很小的情况下，In浓度从较短的距离AX1开始变得恒 定，而Ga浓度从较长的距离AX2开始变得恒定。对此进行反映， 如图5C所示，活性层3c的In组分减小直至AXl, —旦达到最小
ii值，就随后再次升高，从距离AX2开始变得恒定。随着扩散的Ga 和In浓度的增大，距离AX1和AX2分别增大。
图6示出了在Si02膜掩才莫2之间的间隔d固定为5 fim的情况 下AX1和AX2随宽度w的改变而改变的测量结果。此外，图7示 出了在Si02膜掩模2之间的宽度w固定为5 jam的情况下AX1和 AX2随间隔d的改变而改变的测量结果。乂人图6和图7中可以看出， 在宽度w为3 pm~5 jam的情况下，在活性层3c的生长温度下，最 大Ga扩散长度约为20pm,而最大In扩散长度不大于3 jum,其比 最大Ga扩散长度小约一个量级。为此，认为在宽度w为3 |im~5 iam 的情况下，即使当间隔d增大至约40(am，也可以减小Si02膜掩模 2之间的中心区域中活性层3c的In组分，并增大其带隙能量。
虽然上面描述了使用Si02膜掩模2的情况，但即使通过使用由 诸如SiN膜和Al203膜的其它绝缘膜所形成的掩模也可以实现上面 对活性层3c的In组分和带隙能量的相同控制。另外，不^又对于活 性层而且对于包含In和Ga的任意氮化物型III-V族化合物半导体 层，都可以类似地控制In组分和带隙能量。
结果，已经完成了本发明。
根据本发明的第 一实施例，提供了 一种半导体激光器的制造方
法。通过在基板上生长包括含有至少包含In和Ga的氮化物型III-V
族化合物半导体的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层，该
方法具有端面窗结构。该方法包括以下步-骤形成掩才莫并生长氮化
物型III-V族化合物半导体层。形成掩模步骤包括至少在形成端面
窗结构的位置附近的基板上形成绝缘膜。生长氮化物型III-V族化 合物半导体层的步骤包括在基板上没有被掩模覆盖的部分上形成
活性层。根据本发明的第二实施例，提供了 一种具有端面窗结构的半导
体激光器，其在基板上具有包括含有至少包含In和Ga的氮化物型 III-V力矣化合物半导体的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体 层。至少在对应于端面窗结构的部分附近，在基纟反上形成包括绝纟彖 膜的掩模。在基板上没有被掩模覆盖的部分上形成包括活性层的氮 化物型III-V力臭化合物半导体层。
根据本发明的第三实施例，提供了 一种将半导体激光器用作或 用于光源的光头。半导体激光器具有端面窗结构，该结构在基板上 具有包括含有至少包含In或Ga的氮化物型III-V族化合物半导体 的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层。至少在对应于端面 窗结构的部分附近，在基板上形成包括绝缘膜的掩模。在基板上没 有被掩模覆盖的部分上形成包括活性层的氮化物型in-v族化合物 半导体层。
根据本发明的第四实施例，提供了 一种将半导体激光器用作或 用于光源的光盘装置。半导体激光器具有端面窗结构，该结构在基 板上具有包括含有至少包含In或Ga的氮化物型III-V族化合物半 导体的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层。至少在对应于 端面窗结构的部分附近，在基板上形成包括绝缘膜的掩才莫。在基板 上没有,皮纟务纟莫覆盖的部分上形成包括活性层的氮化物型III-V族化 合物半导体层。
在本发明的第一至第四实施例中，至少基于本发明的发明人所 得到的上述发现，根据半导体激光器的特性需要等因素来适当地确 定掩模的宽度、间隔、形状、位置等。可以由诸如Si02膜、SiN膜 和八1203膜的各种绝缘膜形成掩模。在掩模的形成实例中，在形成 端面窗结构的位置附近以及在形成激光条紋位置的一侧或两侧，在 基板上形成掩模。掩模的平面形状可以为梯形、矩形等，但不限制 于此。可选地，可以采用以下结构在形成激光条紋的位置的一侧
13沿着形成激光条紋的位置，在基板上形成掩模，以这种方式，形成 端面窗结构的位置附近的形成激光条紋的位置与掩模之间的间隔
将小于或大于其它区域。或者，可以采用以下结构在形成激光条 紋的位置的两侧沿着形成激光条紋的位置，在基4反上形成掩才莫，以 这种方式，形成端面窗结构的位置附近的形成激光条紋的位置的两 侧的掩模之间的间隔将大于其它区域。通常，选择掩模的宽度Wi 小于掩才莫之间的间隔w2， yf旦该结构不限于此。在形成激光条紋位 置的两侧形成掩模的情况下，通常，将共振器中心附近的掩模宽度 W3和掩模间隔\￥4之间的关系以及形成端面窗结构位置附近的掩模 宽度Ws和掩才莫间隔W6之间的关系设置为满足W3 < W4JL W5 < W6, 4旦该设计不限于此。当通过使用这些摘"漠生长包括活性层的氮 化物型III-V族化合物半导体层时，可将掩模之间或掩模附近的区 域中的激光条紋的活性层的In组分x (或发射波长X)与无4务才莫区 中的激光条紋的活性层的In组分y (发射波长X，)之间的关系设置 为满足x〈y(X〈V)。另外，可将掩模之间区域中的激光条紋的厚 度^与无掩模区中的激光条紋的厚度t2之间的关系设置为满足t2 < ti。
氮化物型 III-V 族化合物半导体通常包括 AlxByGa—zInzAsuU (其中，O兰x三l， O^y^l, 0三z兰l， 0 ￡u^l, OSvSl， OS x+y+z < 1, 0 S u+v < 1 )，特别是 AlxByGaLx.y.zInzN (其中，O^x^l, 0<y^l， O^z^l, 0^ x+y+z <1)，典型为AlxGai.x.zInzN (其中O^xS 1, O^z^l),并且其特 定的非限制性实例包括GaN、 InN、 A1N、 AlGaN、 InGaN和AlGaInN。 至少包含In和Ga的氮化物型III-V族化合物半导体通常包括 AlxByGaLx.y.zInzASuNLu—VPV (其中，O^x^l, 0<y^l， 0<z^l， 0 Su^l,0^v^l,0S x+y+z < 1 ， 0 ^ u+v < 1 )，典型为AlxGa^—zInzN (其中，OSxSl， 0<z^l)，并且其特定的非限制性实例包括 InGaN和AlGalnN。可典型地通过诸如金属有才几化学气相沉积
14(MOCVD)、氢气相外延生长或卣素气相外延生长(HVPE)和分 子射线外延生长(MBE)的各种外延生长方法生长氮化物型III-V 族化合物半导体层，生长方法不限于此。作为基板，优选使用导电 半导体基板，特别是氮化物型III-V族化合物半导体基板(最典型 的是GaN基板)。然而，还可以使用诸如蓝宝石基板的绝缘基板； 此外，还可以-使用已经在其上生长了至少一层氮化物型III-V族化 合物半导体层的这些基板中的一个。
优选地，在基板上没有被掩模覆盖的部分上生长包括活性层的 氮化物型III-V族化合物半导体层之后，设置了一个台阶，其中， 通过生长氮化物型III-V族化合物半导体层形成在掩才莫上侧上的凹 部(凹槽)的至少一部分(优选为凹部(凹槽)的大部分)填充有 绝缘材料，从而緩和了由于凹部的存在所引起的台阶(水平差)。 更优选地，凹部整个填充有绝缘材料，以消除了由于凹部所引起的 台阶并获得了平坦的表面。由于凹部所引起的台阶的緩和或消除确 保了在后面的台阶中形成绝缘膜(例如，用于形成在包括氮化物型 III-V族化合物半导体层的上部的脊形两侧的区域中以呈激光条紋 的电流窄化的绝缘膜)或电极的情况下，可以4艮好地形成由此形成 的部件，而不会生成台阶诱发的中断等。绝缘材料基本上可以为任 意绝缘材料，并且不特别限制。绝缘材料的实例包括诸如旋涂玻璃 (SOG)等的涂^隻型绝缘材料、诸如聚酰亚胺等的有才几材料、诸如 Si02、 A1203等的氧化物以及诸如SiN的氮化物。绝缘材料优选为 不包括硅氧烷的材料。像这种涂覆型绝缘材料的实例包括掺杂磷的 石圭酉吏盐无4几SOG。
光盘装置包括仅用于再生(读取)的装置、仅用于记录(写入) 的装置以及可用于再生和记录的装置。此外，不特别限制再生和/ 或记录方式。光头是适用于这种光盘装置的装置。根据本发明的第五实施例，提供了 一种在基板上生长至少包含
In和Ga的氮化物型III-V族化合物半导体层的半导体装置的制造方 法，该半导体层具有带隙能量至少在沿基板表面的一个方向上改变 的部分，该方法包括以下步骤在带隙能量改变的部分附近，在基 板上形成包括绝缘膜的掩模；以及在基板上没有被掩模覆盖的部分 上生长氮化物型III-V族化合物半导体层。
才艮据本发明的第六实施例，提供了一种具有至少包括In和Ga 的氮化物型III-V族化合物半导体层的半导体装置，该半导体层具 有带隙能量至少在沿基板表面的一个方向上改变的部分。在带隙能 量改变的部分附近，在基板上形成包括绝缘膜的掩模。在基板上没 有被掩模覆盖的部分上形成氮化物型III-V族化合物半导体层。
在本发明的第五和第六实施例中，半导体装置不仅包括诸如半 导体激光器和发光二极管的半导体发光装置，而且还包括诸如FET 和电子跃迁装置的各种半导体装置，并且根据这些装置的对应一个 适当地i殳计氮化物型III-V族化合物半导体层的结构。
半导体激光器可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。例如， 在第一反射层和第二反射层之间设置包括含有至少包含In和Ga的 氮化物型III-V族化合物半导体的活性层的结构的面发射半导体激 光器的情况下，例如，可以通过在活性层下的层的表面上预先形成 包括具有圓形开口的绝缘膜的掩模，随后在其上生长活性层的方法 来生长活性层，从而可以获得以下结构随着远离边缘，在圓形开 口边》彖附近的部分中的In组分和折射率逐渐减小，然后随着4妄近中 心部分，In组分和4斤射率逐渐升高。因此，在这种面发射半导体激 光器中，由于在操作时光线很容易汇聚在包括绝缘膜的掩模中的圆 形开口的中间区i^，所以允^^午减小才乘作电流。作为第一反射层和第
二反射层的每一个，通常使用分布布拉格反射镜(DBR )。可选地，例如，在上述面发射半导体激光器中通过第二反射层
拾取输出光的情况下，至少包含In和Ga的氮化物型III-V族化合 物半导体层可^皮用于第二反射层的光输出部，从而可以在氮化物型 III-V族化合物半导体层中形成具有期望折射率分布的透镜部。特别
地，与上述情况相同，例如，可通过在氮化物型in-v力矣化合物半 导体层下的层表面上预先形成包括具有圓形开口的绝缘膜的掩模 并在其上生长氮化物型ni-v族化合物半导体层的方法来生长氮化
物型III-V i矣化合物半导体层，乂人而可以获得以下结构随着远离 边缘，圓形开口边缘附近的部分中的In组分和折射率逐渐减小，然 后随着接近中心部分，In组分和折射率逐渐升高。结果，可以在掩 才莫中开口的内部形成圓形凸透4竟。当构成凸透4竟的氮化物型III-V 族化合物半导体层的In组分被设置得低于活性层的In组分时，可 以防止/人活性层发射的光线:故凸透4竟所吸收。
在本发明的第五和第六实施例中，关于刚刚所述项之外的其它 项，建立与本发明第一至第四实施例相关的上述条件，除非它们不 满足期望性能。
根据本发明的第七实施例，提供了 一种在基板上生长至少包含 In和Ga的氮化物型in-V族化合物半导体激光器的方法，该半导体 层具有带隙能量至少在沿基板表面的一个方向上改变的部分，该方 法包括以下步骤在带隙能量改变的部分附近，在基板上形成包括 绝缘膜的掩模；以及在基板上没有被掩模覆盖的部分上生长氮化物 型III-V族化合物半导体层。
氮化物型in-v族化合物半导体层的这种生长方法通常可应用
于在至少包含In和Ga的氮化物型III-V族化合物半导体层中形成 带隙能量改变的部分的情况。例如，该方法不4又可应用于i者如半导 体激光器和发光二极管的半导体装置的生产，而且还可以应用于诸
17如上述凸透镜的光学部件的生产，此夕卜，还可应用于光子晶体等的 生产。
在本发明的第七实施例中，关于刚刚所述项之外的其它项，建 立与本发明第一至第六实施例相关的上述条件，除非它们不满足所 期望的性能。
在如上所述构成的本发明的第一至第四实施例中，当至少在形 成端面窗结构的位置附近的基板上形成包括绝缘膜的掩模并在基
板上没有被掩模覆盖的部分上生长活性层时，由于In扩散长度与 Ga扩散长度相比非常小，所以确保了在形成端面窗结构的部分中 的活性层的In组分低于其它部分中的In组分。在这种情况下，在 基板中形成凹部不需要形成端面窗结构，并且可通过适当地选择掩
模的形状来消除在包括活性层的氮化物型m-v族化合物半导体层
中生成陡峭的台阶，使得可以抑制光波导损失。另外，由于不需要 在用于通过RIE形成端面窗结构的部分中挖掘半导体层，所以不形 成表面能级，并且可以防止在激光器纟喿作时发生光吸收或局部热量 生成。此外，当通过氮化物型III-V族化合物半导体层的生长形成 在掩才莫上侧的凹部的至少一部分填充了绝纟彖材并牛时，可以緩和由于 凹部所引起的台阶(水平差)，使得在随后的台阶中形成绝缘膜或 电极等的情况下，可以很好地形成将被形成的部件，不会产生台阶 诱发中断等。
在如上所述构成的本发明的第五至第七实施例中，在带隙能量 改变的部分附近，在基板上形成包括绝缘膜的掩模，并且在基板上 没有被掩模覆盖的部分上生长氮化物型III-V族化合物半导体层， 其中，由于In扩散长度与Ga扩散长度相比非常小，所以在掩模附 近部分中的氮化物型III-V族化合物半导体层中的In组分被改变， 从而改变了带隙能量。此外，当通过氮化物型III-V族化合物半导 体层的生长形成在掩模上侧的凹部的至少 一部分填充了绝缘材料时，可以緩和由于凹部所引起的台阶(水平差)，使得在随后的台 阶中形成绝缘膜或电极等的情况下，可以纟艮好地形成将被形成的部 件，而不会产成台阶诱发中断等。
根据本发明的实施例，可以实现使用氮化物型III-V族化合物
半导体的半导体激光器，其中，可以容易地形成端面窗结构，可以
抑制光波导损失，并且可以防止在激光器#:作时发生光吸收或局部 热生成。通过用作或用于光头的光源的优良半导体激光器，可以实 现高性能光盘装置。
另外，根据本发明的实施例，可以非常容易地生长至少包含In 和Ga并且具有带隙能量在至少一个方向上改变的部分的氮化物型 III-V族化合物半导体层。
图1A和图1B是《 础研究中的^f羊品的平面图和截面图2A和图2B是示出用在由本发明的发明人所进行的基础研 究中的^f品的截面'口口
中发射波长随着Si02膜掩模的宽度和间隔的改变而改变的示意图4是示出用在由本发明的发明人所进行的基础研究中的样品 中发射波长随着Si02膜掩^t的宽度和间隔的改变而改变的另一个 示意图；图5A、图5B和图5C是示出当在用在由本发明的发明人所进 行的基础研究中的样品上生长InGaN层时的Ga浓度、In浓度和In 组分的分布的示意口口
中，在Si02膜掩模之间的间隔保持恒定的情况下AX1和AX2随 着Si02膜掩模宽度的改变而改变的示意品中，在Si02膜掩模的宽度保持恒定的情况下AX1和AX2随着Si02 膜掩才莫之间的间隔的改变而改变的示意图8是用于示出根据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图9A和图9B是用于示出根据本发明第 一实施例的GaN半导 体激光器的制造方法的截面图IOA和图IOB是用于示出根据本发明第一实施例的GaN半 导体激光器的制造方法的另 一截面图IIA、图IIB和图IIC是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的再一截面图12A、图12B和图12C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的又一截面图13是用于示出根据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的透^L20图14是用于示出4艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的另一平面图15是用于示出^^艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的再一截面图16是用于示出根据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的另 一透4见图17A、图17B和图17C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的再一截面图18是用于示出才艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的又 一 平面图19A和图19B是用于示出根据本发明第一实施例的GaN半 导体激光器的制造方法的再一截面图20是用于示出才艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的再 一透碎见图21是用于示出才艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的又一平面图22A、图22B和图22C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的又一截面图23A、图23B和图23C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的再一截面图；图24A、图24B和图24C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的再一截面图25A、图25B和图25C是用于示出根据本发明第一实施例的 GaN半导体激光器的制造方法的再一截面图26是示出根据本发明第一实施例所制造的GaN半导体激光 器的又一截面图27是示出才艮据本发明第一实施例所制造的GaN半导体激光 器的又一透4见图28A、图28B和图28C是示出根据本发明第一实施例所制造 的GaN半导体激光器的再一截面图29A和图29B是分别示出示出根据本发明第一实施例所制 造的GaN半导体激光器的详细结构的透视图和截面图30是用于示出4艮据本发明第二实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图31是用于示出根据本发明第三实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图32是用于示出4艮据本发明第四实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图33是用于示出才艮据本发明第五实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面22图34是用于示出才艮据本发明第六实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图35是用于示出才艮据本发明第七实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图36是用于示出^^艮据本发明第八实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图37是用于示出根据本发明第九实施例的GaN半导体激光器 的制造方法的平面图38是用于示出#4居本发明第十一实施例的面发射GaN半导 体激光器的制造方法的透一见图39A和图39B分别是根据本发明第十一实施例所制造的面 发射GaN半导体激光器的截面图和示出In组分和生长层总厚度的 分布的示意图40是用于示出才艮据本发明第十二实施例的光子晶体的制造 方法的透浮见图41是用于示出根据本发明第十二实施例的光子晶体的制造 方法的另一个透3见图42是用于示出根据本发明第十三实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图43是用于示出根据本发明第十三实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图；图44是用于示出根据本发明第十三实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图45是用于示出根据本发明第十四实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图46是用于示出根据本发明第十四实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图47是用于示出才艮据本发明第十四实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的截面图48是用于示出根据本发明第十四实施例的GaN半导体激光 器的制造方法的透一见图；以及
图49是通过根据相关技术形成端面窗结构的方法所制造的 GaN半导体激光器的截面图。
具体实施例方式
现在，将参照附图描述本发明的实施例。另外，在所有与实施 例相关的附图中，相同或相应的部分由相同的符号表示。
图8 ~图29示出了才艮据本发明第一实施例的GaN半导体激光 器的制造方法。GaN半导体激光器具有端面窗结构和脊形条紋 (ridge stripe)结构，其中，去除了 p侧电^l的、共冲展器端面附近 的部分，使得共振器的两端部分都被设置为电流非注入区。
在第一实施例中，首先，如图8以及图9A和图9B所示，在n 型GaN基板ll上定义了作为最终是一个激光芯片的芯片区12。然 后，在芯片区12中，在最终通过劈裂形成前侧和后侧共振器端面
24的共l展器端面形成位置13、 14附近以及在相对于脊形条紋形成位 置15线对称地稍后形成脊形条紋的脊形条紋^f立置15的两侧形成具 有梯形平面形状的绝缘膜掩模16。这里，图8是平面图，图9A是 沿图8的线A-A截取的截面图，而图9B是沿图8的线B-B截取的 截面图。对于每个绝缘膜掩才莫16的每对平行边，长边位于脊形条 紋形成位置15的一个边缘。绝缘膜掩模16在与共振器端面形成位 置13、 14的距离为山的部分具有宽度w!,并且在距离在d广d2范 围内的部分中具有宽度沿着共振器长度方向从Wl - 0线性减d 、的锥 形形状。尺寸的一个非限制性实例为山=20 (jm、 d2 = 50 |am及wi = 5(am。可以由诸如Si02膜、SiN膜和八1203膜的绝缘膜构成每个绝 缘膜掩才莫16。例如，通过真空蒸镀、CVD等在n型GaN基板l上 形成绝纟彖膜，然后通过蚀刻对绝纟彖膜进行图样化，可以容易地形成 绝缘膜掩模16。例如，绝缘膜掩模16的厚度约为300nm,但不是 限制性的。根据GaN半导体激光器的特性需要等因素来确定脊形条 紋形成位置15的宽度，并且通常但不限制的宽度实例约为1 |^m~ 20 iam (或约为1 nm~ 12 pm )。虽然实际上芯片区12在n型GaN 基板11上以矩形图样重复出现，但仅在图8中示出了一个芯片区 12。另外，虽然绝缘膜掩模16实际上在共振器长度方向上形成在 两个或多个邻近芯片区12上，^f旦4叉在图8中示出了在一个芯片区 12中出现的绝缘膜掩模16。图8所示芯片区12的形状和尺寸仅仅 是非限制性的实例。
接下来，如图IOA和图10B所示，例如，通过金属有机化学 气相沉积(MOCVD )工艺在n型GaN基板11 (其上设置有绝缘膜 掩模16)上外延生长用于形成激光器结构的GaN半导体层。这里， 图10A是沿图8的线A-A截取的截面图，图10B是沿图8的线B-B 截:f又的截面图。作为用于形成激光器结构的GaN半导体层，具体地， 顺序外延生长n型AlGaN覆层17、 n型GaN光波导层18、未掺杂 的Ga^xIrixN (量子阱层)/Ga!-ylnyN (阻挡层，x > y )多量子阱结构的活性层19、未掺杂的InGaN光波导层20、未掺杂的AlGaN光波 导层21、 p型AlGaN电子阻挡层22、 p型GaN/未掺杂的AlGaN超 点阵覆层23以及p型GaN接触层24。这里，例如，在900。C ~ 1100'C 的范围内i殳置作为无In层的n型AlGaN覆层17、 n型GaN光波导 层18、未掺杂的AlGaN光波导层21、 p型AlGaN电子阻挡层22、 p型GaN/未掺杂的AlGaN超点阵覆层23以及p型GaN接触层24 的生长温度。另一方面，例如，在700°C 800'C的范围内i殳置作为 含In层的Ga^JrixNGa"ylnyN多量子阱结构的活性层19和未4参杂的 InGaN光波导层20的生长温度。另夕卜，在下面的描述中，才艮据需 要，形成激光器结构的这些层将被统称为GaN半导体层25。
用于GaN半导体层的生长原材料如下。用于Ga的原材料的非 限制性实例包括三乙基镓((C2H5) 3Ga， TEG )和三甲基镓((CH3) 3Ga, TMG );用于Al的原材料的非限制性实例包括三甲基铝((CH3) 3A1， TMA );用于In的原材料的非限制性实例包括三乙基铟((C2H5) 3In, TEI)和三曱基铟((CH3) 3In， TMI);以及用于N的原材料 的非限制性实例包括氨(NH3)。作为掺杂剂，n型掺杂剂的非限制 性实例包括硅烷(SiH4 )，而p型掺杂剂的非限制性实例包括双(曱 基环戊二烯)镁((CH3C5H4 )2Mg )、双(乙基环戊二烯)镁((C2H5C5H4 ) 2Mg)以及双(环戊二烯)4美((C2H5) 2Mg)。另夕卜，生长GaN半导 体层时所使用的载流子气体的非限制性实例包括H2气。V族元素 的材^f与in力矣元素的材^l"的流量比(V/III比)的通用^f旦非限制性 值在103~106范围内(例如，约105)。此外，生长时的压力的非限 制性实例为760托(正常压力)。
在这种情况下，n型AlGaN4隻层17、 n型GaN光波导层18、 活性层19、未4参杂的InGaN光波导层20、未掺杂的AlGaN光波导 层21、 p型AlGaN电子阻挡层22、 p型GaN/未掺杂的AlGaN超点 阵覆层23以及p型GaN接触层24基本上没有在绝缘掩才莫16上生长，而是仅在n型GaN基板11上没有被绝缘膜掩模16覆盖的部分 上生长。可利用众所周知的方法，通过选择生长条件来容易地实现 这种生长。在这种情况下，在n型AlGaN覆层17的生长期间，为 了在一对绝缘膜掩模16之间的区域中脊形条紋形成位置15处的生 长，不仅将Al原子和Ga原子直接从生长原材料提供到该区域中， 而且在该区域的两侧从生长原材料提供至绝缘膜掩模16上的Al原 子和Ga原子通过绝缘膜掩模16上的扩散也被提供至该区域(对生 长有贡献)。因此，在一对绝缘膜掩模16之间的区域中的n型AlGaN 覆层17的厚度大于其它区域中的厚度。这里，对于每个绝缘膜掩 模16，与共振器端面形成位置13、 14的距离为d！-cb处的部分具 有从Wl ~0线性减小的宽度，使得从绝缘膜掩模16上提供至该区 域中的脊形条紋形成位置15的Al原子和Ga原子的量沿着共振器 长度方向逐渐减小。结果，该区域中n型AlGaN覆层17的厚度沿 着共振器长度方向朝向共振器端面形成位置13、 14逐渐增大。另 一方面，对于每个绝缘膜掩模16，与共振器端面形成位置13、 14 的距离为山的部分具有恒定的宽度w"使得从绝缘掩模16上提供 至该区域中的脊形条紋形成位置的Al原子和Ga原子量沿着共振器 长度方向恒定。结果，该区域中的n型AlGaN覆层17的厚度恒定。 这同才羊适用于n型GaN光波导层18。
另一方面，在包含In和Ga的活性层19的生长期间，为了在 一对绝缘膜掩模16之间的区域中在脊形条紋形成位置15处的生 长，不仅将In原子和Ga原子直接从生长原材料提供到该区域中， 而且在该区域的两侧从生长原材料提供至绝缘膜掩模16上的In原 子和Ga原子通过绝缘膜掩模16上的扩散也被提供至该区域(对生 长有贡献)。在这种情况下，由于在活性层19的生长温度(例如， 700°C ~ 800°C )下In原子的扩散长度比Ga原子的扩散长度小大约 一个量级，所以从绝纟彖膜掩才莫16上4是供至该区域中的脊形条紋形 成位置15处的In原子量小于Ga原子量。结果，活性层19的In
27组分变得沿共振器长度方向不均匀；具体地，对应于一对绝缘膜掩 模16之间区域的部分的In组分变得低于其它部分的In组分。因此， 该部分中的带隙能量高于其它部分中的带隙能量，因此，该部分将 最终成为端面窗结构区。这同样适用于未掺杂的InGaN光波导层 20的生长。
未掺杂的AlGaN光波导层21、 p型AlGaN电子阻挡层22、 p 型GaN/未掺杂的AlGaN超点阵覆层23以及p型GaN接触层24的 每一个的生长老卩类〗以于n型AlGaN覆层17和n型GaN光波导层 18的生长。
接下来，如图IIA所示，在形成激光器结构的GaN半导体层
25 ( P型GaN接触层24的最上层)上形成绝缘膜26，然后绝缘膜
26 一皮涂有抗蚀剂(resist) 27。绝纟彖膜26的非限制性实例为Si02 膜。随后，通过使用提供有预定形状的掩模图样的光掩模28露出 抗蚀齐'J 27。
接下来，如图11B所示，如此选择性暴露的抗蚀剂27经受显 影，从而形成开口 27a。开口 27a的平面形状是对应于稍后形成的 脊形条紋形状(与脊形条紋形成位置15的形状相同的形状)的条 紋形状。实际上，以预定间距平行地形成多个这样的开口 27a，但 这里仅示出了 一个开口 27a。
随后，如图11C所示，通过4吏用抗蚀剂27作为蚀刻摘T才莫来蚀 刻绝缘膜26，以形成开口 26a。例如，在使用Si02膜作为绝缘膜 26的情况下，可通过使用氢氟酸蚀刻剂进行湿蚀刻，但并不限于此。
接下来，如图12A所示，使抗蚀剂27保持原样，从与n型GaN 基板11的表面正交的方向通过例如真空蒸镀顺序形成Pd膜29和 Pt膜30。这里，设置Pt膜30的厚度，使得一旦完成随后用于形成脊形条紋所进行的RIE处理的干蚀刻，Pt膜30将基本^皮蚀刻掉， 留下非常小的厚度，例如，5 nm以下的厚度或3 nm以下的厚度。 净争别;也，例力口， Pd膜29的厚度为150nm， Pt膜的厚度为30nm, 这些值不限于此。
随后，抗蚀剂27与其上形成的Pd膜29和Pt膜30 —起被去 除(剥离)。因此，如图12B所示，形成具有在一个方向上延伸的 l纟丈形状的Pd月莫29和Pt M 30。 ^纟丈形习犬的Pd月莫29和Pt月莫30 的宽度与脊形条紋形成位置15的宽度相同，例如为1 fim ~ 20 pm， ^旦不限于此。
接下来，如图12C所示，绝缘膜26被蚀刻掉。在使用SiCb作 为绝缘膜26的情况下，例如，通过使用氢氟酸蚀刻剂进行湿蚀刻， 但不限于此。图13是示出这种状态的透视图，图14是示出这种状 态的平面图。
随后，如图15所示，当^f吏用条紋形状的Pd月莫29和Pt月莫30 作为蚀刻掩模时，例如，通过使用氯系蚀刻气体的RIE处理将GaN 半导体层25干蚀刻至预定深度，以形成脊形条紋31。在这种情况 下，如上所述，设置Pt膜30的厚度，使得一旦完成干蚀刻，Pt膜 30就基本被蚀刻掉，留下非常小的厚度，例如，5nm以下的厚度 或3nm以下的厚度；因此，在干蚀刻的整个过程中，Pd膜29总是 被Pt膜30所覆盖。因此，不必担心在干蚀刻期间通过Pd膜29表 面的溅射进行的Pd沉积会引起蚀刻表面的粗糙化，并且不必担心
性产生不好的影响。例如，RIE处理的蚀刻率对Pt膜30可以为0.01 pm/min,对GaN半导体层25可以为0.13 (_im/min。例如，脊形条 紋31的高度为0.4 |im~ 0.65 |im, ^f旦不限于此。图16是示出这种状 态的透视图。例如，脊形条紋31可以被形成至GaN半导体层25
29的p型GaN/未掺杂AlGa超点阵覆层23的中间深度。如此最终留 下的条紋形4犬的Pd月莫29和PH莫30构成p侧电才及32。
接下来，如图17A所示，在整个表面上顺序形成诸如Si02膜 的绝缘膜33和诸如未掺杂的Si膜的绝缘膜34,随后通过光刻法在 其上形成在对应于脊形条紋31的区域中具有开口的抗蚀剂图样(未 示出)，并通过使用抗蚀剂图样作为掩模选择性地蚀刻掉在脊形条 紋31上膜33和34的部分。此后，去除抗蚀剂图样。然后，包括 Pd膜29和Pt膜30的区域的整个表面被涂有抗蚀剂35，并通过使 用设置有预定形状的掩模图样的光掩模36露出抗蚀剂35。
接下来，如图17B所示，如此选4奪性露出的抗蚀剂35经受显 影，以形成开口 35a。图18是示出这种状态的平面图。图17B对 应于沿图18的线B-B截耳又的截面图。开口 35a的平面形状是总宽 为2a (在共振器端面形成位置13、 14每侧的共振器长度方向上的 宽度为a)且总长为2b (脊形条紋31中心线每侧的长度为b)的矩 形。
随后，如图17C所示，通过作为蚀刻掩才莫的抗蚀剂35,使用 王水进行湿蚀刻，以蚀刻掉留下的非常薄的Pt膜30和Pd膜29。 这里，王水对Pt膜30的蚀刻率与对Pd膜29的蚀刻率相比非常低。 ^f旦是，由于Pt月莫30非常薄，所以可以在短时间内蚀刻4卓Pt月莫30， 此后，可以以足够的蚀刻率蚀刻掉Pd膜29。例如，王水对Pd膜 29的蚀刻率约为50 nm/min。以这种方式，可以完全蚀刻掉抗蚀剂 35的开口 35a中的Pd月莫29和Pt月莫30。
接下来，如图19A和图19B所示，去除抗蚀剂35。图20是示 出这样获得的状态的透视图，图21是这种状态的平面图。这里， 图19A是沿图21的线A-A截耳又的截面图，图19B是沿图21的线 B-B截耳又的截面图。随后，如图22A所示，通过真空蒸镀等在包括Pd膜29和Pt 膜30的区域的整个表面上形成绝缘膜37。绝缘膜37的非限制性实 例为Si02月莫。例^口，纟色纟彖膜37的厚度可以为200 pm， ^f旦不限于》匕。
接下来，如图22B所示，绝缘膜37涂覆有抗蚀剂38,并且通 过使用设置有预定形状的掩模图样的光掩模39露出抗蚀剂38。例 如，抗蚀剂38的厚度可以为0.8 fim,但不限于此。
随后，如图22C所示，如此选择性暴露的抗蚀剂38经受显影， 以在脊形条紋31的上侧形成开口 38a。
接下来，如图23A所示，例如，通过RIE处理深蚀刻抗蚀剂 38和绝缘膜37，以蚀刻掉脊形条紋31上侧的绝纟彖膜38，以露出 Pt膜30。
随后，如图23B所示，去除抗蚀剂38。
接下来，如图23C所示，向绝缘膜37和Pt膜30涂覆抗蚀剂 39,并通过利用氯苯进行处理来硬化抗蚀剂39的表面，以形成硬 化层40。例如，抗蚀剂39和石更化层40的总厚度可以为3.0 pm,但 不限于此。随后，通过使用设置有对应于隔离电极的形状的掩模图 样的光掩模41露出硬化层40。
4妄下来，如图24A所示，如此露出的抗蚀剂39和石更4匕层40经 受显影，以形成预定形状的开口 42。在这种情况下，石更化层40具 有朝向开口 42的内部突出的屋檐形状。
随后，如图24B所示，使抗蚀剂39和硬化层40保持原样，例 如，通过/人与n型GaN基一反11的表面正交的方向的真空蒸镀顺序 形成TU菱、Pt月莫和Ni月莫，以形成Ti/Pt/Ni月莫43 。 Ti/Pt/Ni膜43的结构的非限制性实例为最下层的Ti膜具有10 nm厚度，Pt膜具有 100 nm厚度，以及最上层的Ni膜具有100 nm厚度。
接下来，抗蚀剂39和硬化层40与其上形成的Ti/Pt/Ni膜43 一起被去除(剥离)。在这种情况下，由于硬化层40具有朝开口 42 内部突出的屋檐形状，所以可以容易地执行剥离操作。以这种方式， 如图24C所示，形成了包括Ti/Pt/Ni膜43的隔离电极44。
随后，如图25A所示，向整个表面涂覆抗蚀剂45，以覆盖隔 离电极44，然后通过利用氯苯进行处理来硬化抗蚀剂45的表面， 以形成石更化层46。例如，抗蚀剂45和石更化层46的总厚度可以为 3.0 |im,但不限于此。接下来，使用设置有对应于衬垫电极形状的 掩模图样的光掩模47露出抗蚀剂45和硬化层46。
随后，如图25B所示，如此露出的抗蚀剂45和石更化层46经受 显影，以形成预定形4犬的开口 48。在这种情况下，石更〗匕层46具有 朝向开口 48内部突出的屋檐形状。
接下来，如图25C所示，使抗蚀剂45和硬化层46保持原样， 例如，通过从与n型GaN基板ll的表面正交的方向的真空蒸镀来 顺序形成Ti膜、Pt膜和Au膜，从而形成Ti/Pt/Au膜49。 Ti/Pt/Au 膜49的结构的非限制性实例为最下层Ti膜具有10 nm的厚度，Pt 膜具有100 nm的厚度，以及最上层Au膜具有300 nm的厚度。
随后，抗蚀剂45和硬化层46与其上形成的Ti/Pt/Au膜49 一 起被去除(剥离)。在这种情况下，由于硬化层46具有朝向开口 48 内部突出的屋檐形状，所以可以容易地执行剥离操作。以这种方式， ^口图26戶斤示，形成包4舌Ti/Pt/Au月莫49的^H"塾电才及50。
32接下来，例如，通过剥离法在每个芯片区12中的n型GaN基 4反11的背侧形成n侧电才及51。
随后，以上述方式设置了激光器结构的n型GaN基斧反11经受 沿共振器端面形成位置13、 14的劈裂等操作，以形成激光棒，从 而形成两个共振器端面。接下来，共振器端面经受端面涂覆，然后 激光棒经受劈裂等操作，从而将它们分割成芯片。
以这种方式，制造了目标GaN半导体激光器。
图27以及图28A、图28B和图28C示出了如此获得的芯片形 式的GaN半导体激光器。这里，图27是透视图，图28A是沿图27 的线A-A截取的截面图，图28B是沿图27的线B-B截耳又的截面图， 以及图28C是沿图27的线C-C截取的截面图。在该GaN半导体激 光器中，在从每个共振器端面沿共振器长度方向的宽度为a的区域 中没有形成包括Pd膜29和Pt膜30的p侧电极32,并且这些区域
用4乍电《u非注入区。
图29A和图29B示出了 GaN半导体激光器的详细结构。这里， 图29A是透视图，图29B是沿图29A的线B-B截取的截面图。
才艮据本发明的第一实施例，可以获得以下优点。^又通过预先在 n型GaN基板11上形成绝缘膜掩模16并在其上生长用于形成激光 结构的GaN半导体层25，就可以将共振器端面形成位置13、 14附 近区域中的活性层19的带隙能量设置得大于其它区域的带隙能量， 使得可以非常容易地形成端面窗结构。另外，在一对绝缘膜掩模16 之间区域中的GaN半导体层25的厚度沿着共振器长度方向朝向共 振器端面形成位置13、 14逐渐增大，使得没有生成陡峭的台阶。 因此，如在根据图49所示相关技术的半导体激光器中一样，与用 于形成激光器结构的半导体层在从凹陷101a至其外部的范围的每个区域中具有陡峭的几何台阶的情况相反，可以显著地抑制光波导
损失。此外，不需要通过RIE挖掘形成激光器结构的半导体层来形 成端面窗结构，佳J寻避免了在形成端面窗结构时形成表面能级，并 且可以避免由于这种表面能级所引起的在激光器操作时的光吸收 或局部热量生成的问题。
另夕卜，才艮据第一实施例，可以容易地制造具有脊形条紋31相 对于包括以条紋形状形成的Pd膜29和Pt膜30的p侧电极32以自 对准方式形成的结构的GaN半导体层，其中，在两个共振器端面附 近的p侧电极32的部分^皮去除，使得共振器的两个端面用作电流 非注入区。通过用作电流非注入区的共振器的两个端面，GaN半导 体激光器可以有效地防止对共振器端面的灾难性光学损伤(COD ), 从而延长了寿命并提高了可靠性。
现在，将描述根据本发明第二实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第二实施例中，首先，如图30所示，在脊形条紋形成位置 15的一侧、并在共振器长度方向上沿着共振器的整个长度，在n型 GaN基板11上形成具有固定宽度的长绝缘膜掩模16。在共振器长 度方向上的中心部分，脊形条紋形成位置15侧上的绝缘膜掩模16 的一个边纟彖与脊形条紋形成位置15的一个边纟彖重合。然而，在与 每个共振器端面形成位置13、 14距离为山的部分中，绝缘膜掩才莫 16的一个边缘与脊形条紋形成位置15间隔为间隔Wl，以及在与每 个共振器端面形成位置13、 14距离为d!-d2的部分中，间隔从wt 逐渐减小至0。尺寸的一个非限制性实例为山为20 inm，d2为50 nm, 绝缘膜掩才莫16的宽度为5 nm，且Wl为5 jam ~ 10 (im。
4妻下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD法 在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激光器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，对于包含In和Ga的 活性层19，在与共振器端面形成位置13、 14的每一个距离为d2的 部分中，与共振器长度方向上的中央部分相比，从绝缘膜掩模16 的边缘到脊形条紋形成位置15的距离较大。因此，对于在绝缘膜 掩模16上提供的In原子和Ga原子，In原子(其扩散长度比Ga原 子小约一个量级)以比Ga原子更少量的方式提供至在距离d2内的 部分中的脊形条紋形成位置15。结果，活性层19的In组分变得沿 共振器长度方向不均匀。特别地，In组分在共4展器端面形成位置13、 14附近的部分中比在其它部分中更4氐，并且端面形成4立置13、 14 附近部分中的带隙能量大于其它部分中的带隙能量。因此，活性层 19中带隙能量更大的部分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例相同的方式执行随后的步骤，从而制造 目标GaN半导体激光器。
才艮据第二实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第三实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第三实施例中，首先，如图31所示，以线对称的方式，在 脊形条紋形成位置15两侧的每一侧上，在n型GaN基板11上形成 在第二实施例中使用的绝缘膜掩才莫16。尺寸的一个非限制性实例为 山为20 |im, 4为50 pm，绝缘膜掩沖莫16的宽度为5 |im,以及绝 缘膜掩模16与脊形条紋形成位置15之间的间隔Wl为3 pm~20
4妄下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD法 在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长GaN半导体层 25。在这种情况下，对于包含In和Ga的活性层19，在与共振器端
35面形成位置13、 14距离为(12的部分中的一对绝缘膜掩模16之间的 区域中，与共振器长度方向上的中间区域相比，绝缘膜掩才莫16之 间的间隔更大，并且从绝*彖力莫掩才莫16的边^彖至脊形条紋形成位置 15的距离更大。因此，对于提供在一对绝缘膜掩模16之间的这个 区域的两侧上的绝缘膜掩模16上的In原子和Ga原子，In原子(其 扩散长度比Ga原子小约一个量级)以比Ga原子更少量的方式提供 至距离d2内的部分中的脊形条紋形成位置15。结果，活性层19的 In组分变得沿共振器长度方向不均匀。特别地，In组分在一对绝缘 膜掩模16之间的共振器端面形成位置13、 14附近的部分中比在其 它部分中更低，并且端面形成位置13、 14附近部分中的带隙能量 大于其它部分中的带隙能量。因此，活性层19中带隙能量更大的 部分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例中相同的方式执行随后的步骤，以制造 目标GaN半导体激光器。
才艮据第三实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述根据本发明第四实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第四实施例中，首先，如图32所示，在脊形条紋形成位置 15的一侧、并在共振器长度方向上沿着共振器的整个长度，在n型 GaN基板11上形成具有固定宽度的长绝缘膜掩冲莫16。在与每个共 振器端面形成位置13、 14距离为山的部分中，脊形条紋形成位置 15的绝缘膜掩模16的一个边缘与脊形条紋形成位置15的一个边缘
之间的间隔为W2，而在距离为d！ d2的部分中，间隔乂人W2线性增
大至w3,在共才展器长度方向上的中间部分达到w3。这里，例如， 与图5C中的AX1同程度地选择w2,并且与图5C中的AX2同程度 或更大地选择W3。尺寸的一个非限制性实例为山为20 pm， A为50 jam,绝纟彖月莫掩才莫16的宽度为5 \￥2为3 (am ~ 5 (am,且w3
为10 [im。
接下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD方 法在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激 光器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，对于包含In和Ga 的活性层19,与图5C中的AX1同程度地选择在与共振器端面形成 位置13、 14的每一个距离为d2的部分中绝缘膜掩模16的边缘与脊 形条紋形成位置15的距离，而在共振器长度方向上的中间部分中， 与图5C中的AX2同程度或更大地选择绝缘膜掩模16的边缘与脊 形条乡丈形成位置15的距离；因此，如图5C所见，In组分在共才展器 端面形成4立置13、 14附近的部分中^f氐于其它部分中，并且端面形 成位置13、 14附近的部分中的带隙能量大于其它部分中的带隙能 量。因此，活性层19中带隙能量更大的部分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例相同的方式导丸4亍随后的步骤，以制造目 标GaN半导体激光器。
才艮据第四实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第五实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第五实施例中，首先，如图33所示，以相只寸于脊形条纟丈形 成^f立置15线》十称的方式，在共振器端面形成4立置13、 14附近以及 脊形条紋形成^立置15的两侧，在n型GaN基板11上形成平面形状 为矩形的绝缘膜掩模16。脊形条紋形成位置15侧的每个绝缘膜掩 模16的边缘与脊形条紋形成位置15的边缘重合。每个绝缘膜掩模 16均在共振器长度方向上具有固定的宽度w4。尺寸的一个非限制性实例为d2为20 nm ~ 50 jam,并且绝缘膜掩模16的宽度为5 pm ~ 10 (im。
4妄下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD方 法在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激 光器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，对于包含In和Ga 的活性层19，在与共振器端面形成位置13、 14的每一个距离为d2 的部分中，对于提供给该部分两侧的绝缘膜掩模16上的In原子和 Ga原子，In原子(其扩散长度比Ga原子小约一个量级)以小于 Ga原子的量的方式l是供给脊形条紋形成位置15，这种情况与共振 器长度方向上的中间部分中的情况不同。结果，活性层19的In组 分变得沿共振器长度方向不均匀。特别地，In组分在部分位于一对 绝缘膜掩模16之间的共振器端面形成位置13、 14附近的部分中低 于在其它部分中，并且端面形成位置13、 14附近位置中的带隙能 量大于其它部分中的带隙能量。因此，活性层19中带隙能量更大 的部分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例相同的方式扭j亍随后的步冬聚，以制造目 标GaN半导体激光器。
根据第五实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第六实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第六实施例中，首先，如图34所示，以相乂t于脊形条纟丈形 成位置15线对称的方式，在共振器端面形成位置13、 14附近并在 脊形条紋形成位置15的两侧上，在n型GaN基板11上形成平面形 状为梯形的绝缘膜掩模16。脊形条紋形成位置15侧上的每个绝缘 膜掩模16的边缘与脊形条紋形成位置15的边缘重合。每个绝缘膜
38掩模16的宽度在与每个共振器端面形成位置13、 14距离为d2内的 部分中从W5线性减小至w6。尺寸的一个非限制性实例为d2为20 [im ~ 50w5为10 pm ~ 20 |am， 且w6为5 (im。
接下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD方 法在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激 光器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，对于包含In和Ga 的活性层19,在与共振器端面形成位置13、 14的每一个距离为d2 的部分中，对于提供给该部分两侧的绝缘膜掩模16的In原子和Ga 原子，In原子(其扩散长度比Ga原子小约一个量级)以小于Ga 原子的量的方式提供给脊形条紋形成位置15，这种情况与共振器长 度方向上的中间部分中的情况不同。结果，活性层19的In组分变 得沿共纟展器长度方向不均匀。特别地，In组分在部分位于一对绝乡彖 膜掩模16之间的共振器端面形成位置13、 14附近的部分中低于在 其它部分中，并且端面形成位置13、 14附近位置中的带隙能量大 于其它部分中的带隙能量。因此，活性层19中带隙能量更大的部 分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例相同的方式执行随后的步骤，以制造目 标GaN半导体激光器。
才艮据第六实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述根据本发明第七实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第七实施例中，没有直接在n型GaN基板11上形成绝缘膜 掩模16,而是代替地，例如，在第一至第六实施例的任意一个中在 n型GaN基板ll的整个表面上外延生长n型AlGaN覆层17之后， 在n型AlGaN覆层17上形成绝缘膜掩模16。此后，以与第一实施例相同的方式，顺序外延生长n型GaN光波导层18、活4生层19、 未掺杂的InGaN光波导层20、未掺杂的AlGaN光波导层21、 p型 AlGaN电子阻挡层22、 p型GaN/未掺杂的AlGaN超点阵覆层23 和p型GaN接触层24。图35中示出了生长后状态的一个实例。例 如，图35只寸应于沿图8的线A-A截取的截面图。
此后，以与第一实施例相同的方式执行随后的步骤，以制造目 标GaN半导体激光器。
才艮据第七实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第八实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第八实施例中，如图36所示，在n型GaN基板ll上定义芯 片区12的过程中，在共振器长度方向上，在彼此邻近的每一对邻 近的芯片区12之间设置最终将被废弃的废弃区52。废弃区52的每 个边缘均与共振器端面形成位置13、 14重合。与共振器端面形成 位置13、 14平行地在每个废弃区52中设置宽度小于废弃区52的 伸长绝缘膜掩模16。绝缘膜掩模16的宽度通常不小于5 (am,例如， 不小于10(am， 4旦不限于这个<直。
4妻下来，以与第一实施例相同的方式，例如，通过MOCVD方 法在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激 光器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，对于包含In和Ga 的活性层19,对于提供给绝缘膜掩模16的In原子和Ga原子，In 原子(其扩散长度比Ga原子小约一个量级)以小于Ga原子的量的 方式被提供给与每个共振器端面形成位置13、 14具有预定距离的 部分中的脊形条紋形成位置15。结果，活性层19的In组分变得沿 共振器长度方向不均匀。特别地，In组分在共振器端面形成位置13、14附近的部分中低于在其它部分中，并且端面形成位置13、 14附 近位置中的带隙能量大于其它部分中的带隙能量。因此，活性层19 中带隙能量更大的部分用作端面窗结构。
此后，以与第一实施例相同的方式执^f于随后的步^骤，以制造目 标GaN半导体激光器。 一旦形成共振器端面，就将废弃区52废弃。
根据第八实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第九实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
在第九实施例中，3口图37所示，以与第？\实施例相同的方式， 在共振器长度方向上，在彼此邻近的每一对邻近的芯片区12之间 设置废弃区52,并在每个废弃区52中设置绝缘膜掩模16。另夕卜， 在共振器端面形成位置13、 14上以及在每对邻近的脊形条紋形成 区15之间的中心区域歇性地(虚线形式)设置小宽度脊形条紋形 绝缘膜掩模16。
4妄下来，以与第八实施例相同的方式，例如，通过MOCVD法 在n型GaN基板11 (设置有绝缘膜掩模16 )上生长用于形成激光 器结构的GaN半导体层25。在这种情况下，共4展器端面形成位置 13、 14附近部分的In组分^f氐于其它部分，并且共4展器端面形成^f立 置13、 14附近部分中的带隙能量大于其它部分。以与第八实施例 相同的方式，活性层19中带隙能量更大的部分构成端面窗结构； 然而，需要注意，在以间歇结构i殳置在共振器端面形成位置13、 14 上的绝缘膜掩模16上没有生长用于形成激光器结构的GaN半导体 层25。此后，以与第一实施例相同的方式执行随后的步骤，以制造目
标GaN半导体激光器。在这种情况下，在形成共振器端面时，由于 用于形成激光器结构的GaN半导体层25没有出现在间歇设置在共 振器端面形成位置13、 14上的绝缘膜掩才莫16上并且共纟展器端面形 成位置13、 14处的积4戒强度更^f氐，所以可以容易且确定地进行沿 共振器端面形成位置13、 14的劈裂。
才艮据第九实施例，可以获得与第 一 实施例相同的优点。
现在，将描述根据本发明第十实施例的GaN半导体激光器的 制造方法。
该实施例中的GaN半导体激光器具有窗结构和脊形条紋结构， 电;克非注入区。
根据第十实施例，除了由于共振器的两端部分被制成电流非注 入区的结构而在第 一实施例中获得的优点之外，可以获得与第 一实 施例相同的优点。
现在，将描述才艮据本发明第十一 实施例的垂直共纟展器面发射 GaN半导体激光器。图38和图39A示出了面发射GaN半导体激光 器。这里，图38是透视图，图39A是沿图38的线A-A截取的截 面图。
如图38和图39A所示，在n型GaN基板11上形成具有圓形 开口 16a的绝缘膜掩才莫16。例如，开口 16的直径可以约为20 jam ~ 30pm,但不限于此。接下来，顺序外延生长下部AlGaN覆层53、 活性层19、上部AlGaN覆层54、 p型DBR层55和p型GaN接触 层56。在n型GaN基板ll的背侧外延生长n型DBR层57。活性
42层19具有未掺杂的Ga!.JnxN (量子阱层)/Ga^IiiyN (阻挡层，x > y)多量子阱结构。P型DBR层55包括半导体多层膜，其中，交替 堆叠p型AlzGaLzN层和p型AlwGa,.wN层(其中，z>w， 0<z， 且w〈l);例如，这些层被堆叠25个循环，以获得约3iam的总厚 度。n型DBR层57包括半导体多层膜，其中，交替堆叠n型A1N 层和n型GaN层；例如，这些层净皮堆叠35个循环，以获得约4 (im 的总厚度。
在这种情况下，由于绝缘膜掩模16具有开口 16a，所以从绝缘 膜掩模16上提供至开口 16a内部的Al原子和Ga原子的量沿开口 16a的直径方向逐渐增加。结果，该区域中的下部AlGaN覆层53 的厚度随着沿绝缘膜掩模16的开口 16a的直径方向朝向着开口 16a 的中心前进而逐渐减小。在开口 16a的中心区域中，从绝缘膜掩模 16上所纟是供的Al原子和Ga原子的量在开口 16a的直^圣方向上恒 定。结果，下部AlGaN覆层53的厚度在该区域中恒定。在生长活 性层19时，除了直接从生长原材料将In原子和Ga原子提供给绝 缘膜掩模16的开口 16a的内部之外，从生长原材料中提供至绝缘 膜掩模16的In原子和Ga原子也通过扩散被提供至该区域(对生 长有贡献)。在这种情况下，由于活性层19的生长温度(例如， 700°C ~ 800°C )下In原子的扩散长度比Ga原子小约一个量级，所 以在开口 16a边乡彖附近的部分中，活性层19的In组分减少。因此， 活性层19的In组分再次随着朝向中心部分而增多。结果，活性层 19的In组分变得沿开口 16a的直径方向不均匀。特另"J地，开口 16a 附近部分中的In组分低于其它部分，使得该区域中的带隙能量高于 其它部分中的带隙能量，并且该部分形成4氐折射率区。另一方面， 由于开口 16a的中心区域中的In组分较高，所以该区域中的带隙能 量变小，并且该区域形成高折射率区。才妄下来，例如，在绝》彖膜掩才莫16的开口 16a的中心区i或中， 在p型GaN接触层56上设置圆形的p侧电极32。随后，在n型 GaN基板11的背侧，在n型DBR层57上设置环形n侧电极51 。
图39B示出了图39A所示截面中的In组分(4斤射率)和生长 层的总厚度的分布。
根据第十一实施例，通过一次外延生长在用于形成激光器结构
从而可以在共振器的中央部分中限制光线。因此，可以容易地实现 具有低阈值电流密度且需要很小操作电流的面发射GaN半导体激 光器。
现在，将描述根据本发明第十二实施例的光子晶体的制造方法。
在第十二实施例中，如图40所示，在n型GaN基一反ll上形成 具有二维阵列的多个圆形开口 16a的绝缘膜掩模16。在这种情况下， 在每个x方向阵列的开口 16a具有相同的直径，而在每个y方向阵 列的开口 16a的直径逐步增大(例如，在5 pm-lOO jam范围内逐 步增大)。如图41所示，在其上设置有绝缘膜掩模16的n型GaN 基板11上生长InGaN层58。结果，在每个开口16a内部，在n型 GaN基板11上以圓柱形生长InGaN层58。在这种情况下，随着 InGaN层58的直径的增加，InGaN层58的In组分更高。因此，折 射率沿y方向逐步改变。
根据第十二实施例，可通过一次外延生长制造包括折射率沿一 个方向逐步改变的InGaN层58的二维阵列的光子晶体。顺使^是及，绝^彖月莫掩才莫16中开口 16a的形状不限于圆形，而 是例如可以为椭圆形。另外，例如，InGaN层58可以生长成圓4偉 形。
现在，将描述根据本发明第十三实施例的GaN半导体激光器 的制造方法。
在第十三实施例中，》口图42所示，以与第一实施例相同的方 式执行步骤，从而在n型GaN基板11上没有被绝缘膜掩模16覆盖 的部分上生长用于形成诸如活性层19的激光器结构的GaN半导体 层25，然后将通过GaN半导体层25的生长形成在绝缘膜掩模16 上侧的凹部59填充有绝缘材料60,以获得平坦(平面化)的表面。 特别地，例如，通过旋涂法涂覆作为绝缘材料60的磷掺杂无机硅 酸盐SOG,从而将凹部59填充有绝缘材料60,随后通过热处理来 去除溶剂，乂人而固化绝纟彖材料60。可选地，通过賊射或真空蒸镀等 方法，将作为绝缘材料60的诸如聚酰亚胺或Si02等的有机材料涂 ^隻于整个表面区，以将凹部59填充有绝纟彖材料60，此后，蚀刻绝 》彖才才冲牛60,直至露出GaN半导体层25。
接下来，例如，在以上述方式平坦化(平面化)的表面上形成 诸如Si02膜的绝缘膜(未示出)，然后通过蚀刻将绝缘膜图样化为 预定的形状。随后，如图43所示，通过作为蚀刻掩模的绝缘膜， 例如，通过使用氯系蚀刻气体的RIE方法将GaN半导体层25干蚀 刻至预定深度，以形成槽61、 62,在槽61、 61之间形成脊形条紋 31。接下来，虽然用作蚀刻掩模的绝缘膜原样留下，但在整个表面 区域上顺序形成诸如Si02膜的绝缘膜33和诸如未掺杂的Si膜的绝 缘膜34,然后通过光刻形成在对应于脊形条紋31的区域中具有开 口的抗蚀剂图样(未示出)，并通过抗蚀剂图样作为掩模，通过蚀 刻选l奪性地去除脊形条紋31上侧存在的绝纟彖膜33、 34。此后，去 除抗蚀剂图样。通过这些步骤，在槽61、 62外部的区i或中形成整体上^艮厚的绝^彖膜33、 34。这里，槽61、 62外部区域中的绝缘膜 33包括用作蚀刻掩模的绝缘膜。
随后，如图44所示，在脊形条紋31上形成p侧电才及32，此夕卜， 形成衬垫电极50，以覆盖p侧电极32。
此后，执行所需步骤，以制造目标GaN半导体激光器。
才艮据第十三实施例，除了与第一实施例相同的优点之外，还能 获得以下优点。由于通过n型GaN基板11上没有被绝缘膜掩模16 覆盖的部分上GaN半导体层25的生长形成在绝缘膜掩才莫16上侧的 凹部59填充有绝缘材料60来获取平坦表面并消除由凹部59所引 起的表面台阶，所以可以4艮好;也#^亍随后步骤中的绝》彖月莫33、 34 及衬垫电极50的形成，而不会生成台阶诱发中断等。
现在，将描述才艮据本发明第十四实施例的GaN半导体激光器 的制造方法。
在第十四实施例中，如图45所示，以与第四实施例相同的方 式执行步骤，从而在n型GaN基板11上没有被绝缘膜掩模16覆盖 的部分上生长用于形成诸如活性层18的激光器结构的GaN半导体 层25，此后，通过GaN半导体层25的生长形成在绝纟彖膜纟务才莫16 上侧的凹部59填充有绝缘材料60,从而获得平坦的表面。特别地， 例如，通过旋涂法涂覆作为绝缘材料60的磷掺杂无机硅酸盐SOG， 从而为凹部59填充绝缘材料60,然后通过热处理去除溶剂并固化 绝缘材料60。可选地，通过賊射、沉积等方法对整个表面区涂覆作 为绝缘材料60的诸如聚酰亚胺或Si02等的无机材料，从而为凹部 59填充绝*彖材并+60,然后深蚀刻绝全彖材泮+60,直至露出GaN半导 体层25。
46*接下来，例如，以上述方式在平坦化(平整化)的表面上形成 诸如Si02膜的绝缘膜(未示出)，然后通过蚀刻将绝缘膜图样化为
预定形状。随后，如图46所示，通过绝缘膜作为蚀刻掩模，例如， 通过使用氯系蚀刻气体的RIE方法将GaN半导体层25干蚀刻至预 定深度，以形成冲曹61、 62,在才曹61、 61之间形成脊形条紋31。才妄 下来，虽然用作蚀刻掩模的绝缘膜原样留下，但在整个表面区域上 顺序形成诸如Si02膜的绝缘膜33和诸如未掺杂的Si膜的绝缘膜 34,然后通过光刻形成在对应于脊形条紋31的区域中具有开口的 抗蚀剂图样(未示出)，并通过抗蚀剂图样作为掩模，通过蚀刻选 4奪性地去除脊形条紋31上侧存在的绝纟彖膜33、 34。此后，去除抗 蚀剂图样。通过这些步骤，在槽61、 62外部的区域中形成整体上 很厚的绝缘膜33、 34。这里，槽61、 62外部区域中的绝缘膜33包 括被用作蚀刻掩模的绝缘膜。
f逭后，3口图47戶斤示，在脊开j条纟丈31上开j成p4则电才及32， it匕夕卜， 形成衬垫电极50以覆盖p侧电极32。在图48中示意性示出了表示 这种状态的透—见图。
此后，^U于所需步艰《，以制造目标GaN半导体激光器。
根据第十四实施例，除了与第一实施例相同的优点之外，还能 获得以下优点。由于通过在n型GaN基板11上没有被绝缘膜掩模 16覆盖的部分上GaN半导体层25的生长形成在绝缘膜掩才莫16上 侧的凹部59 ^真充有绝續4t津牛60来获纟寻平坦表面并消除由凹部59 所引起的表面台阶，所以可以很好地执行随后步骤中的绝缘膜33 、 34及衬垫电极50的形成，而不会产生台阶诱发中断等。
虽然上面具体描述了本发明的实施例时，但本发明不限于上述 实施例，而是可以基于本发明的^支术进行各种^务改。例如，上面实施例中所提到的数值、结构、基板、处理等仅仅 是实例，如果需要，也可以使用与上面所提及不同的数值、结构、 基板、处理等。
特别地，例如，虽然在第一、第二、第三、第五和第六实施例
中，绝缘膜掩模16的边缘位于脊形条紋形成位置15的边缘，但可 以将绝缘膜掩模16形成为绝缘膜掩模16的边缘位于与脊形条紋形 成位置15的边纟彖隔开的位置。
此外，才艮据需要，可以组合上述第一至第十实施例中的两个或 多个。
本领域的^支术人员应该理解，才艮据i殳计要求和其它因素，可以 有多种^f奮改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的^又利要求 或等同物的范围之内。
权利要求
1. 一种半导体激光器的制造方法，通过在基板上生长包括含有至少包含铟和镓的氮化物型III-V族化合物半导体的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层来进行制造，所述半导体激光器具有端面窗结构，所述方法包括以下步骤至少在形成所述端面窗结构的位置附近的所述基板上形成包括绝缘膜的掩模；以及在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上生长包括所述活性层的所述氮化物型III-V族化合物半导体层。
2. 根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其中，在形 成所述端面窗结构的所述位置附近以及在形成激光条紋的位 置的一侧或两侧，在所述基外反上形成所述4务才莫。
3. 根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其中，以使 形成所述激光条紋的所述位置与所述掩才莫之间的间隔在形成 所述端面窗结构的所述位置附近小于在其它区域的方式，沿着 形成所述激光条紋的所述位置，在形成所述激光条紋的所述位 置的 一侧的所述基板上形成所述掩才莫。
4. 根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其中，以使 所述掩才莫中位于形成所述激光条紋的所述位置两侧的那些部 分之间的间隔在形成所述端面窗结构的所述位置附近大于在 其它区域的方式，沿着形成所述激光条紋的所述位置，在形成 所述激光条紋的所述位置的两侧的所述基玲反上形成所述纟务才莫。
5. 根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，还包括以下 步骤在所述基板上没有被所述掩模覆盖的所述部分上生长包 括所述活性层的所述氮化物型III-V族化合物半导体层之后， 用绝缘材料填充在所述掩模的上侧上所形成的凹部的至少一 部分。
6. 根据权利要求5所述的半导体激光器的制造方法，其中，用所 述绝錄^才^H真充所述凹部，以形成平坦的表面。
7. 根据权利要求5所述的半导体激光器的制造方法，其中，所述 绝缘材料包括涂覆型绝缘材料、有机材料、氧化物或氮化物。
8. —种半导体激光器，具有端面窗结构，所述半导体激光器在基 板上具有包括含有至少包含锢和镓的氮化物型III-V族化合物半导体的活性层的氮化物型in-v族化合物半导体层，其中，包括绝缘膜的掩才莫;故形成在至少在对应于所述端面窗结构的部分附近的所述基板上，以及包括所述活性层的所述氮化物型in-v族化合物半导体层 被形成在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上。
9. 根据权利要求8所述的半导体激光器，其中，形成在所述掩模的上侧的凹部的至少 一部分填充有绝缘材料。
10. 根据权利要求9所述的半导体激光器，其中，所述凹部被填以所述绝缘材料，以形成平坦的表面。
11. 一种光头，将半导体激光器用作或用于光源，其中，所述半导体激光器具有在基板上具有包括含有至少包含铟和镓的氮化物型m-v族化合物半导体的活性层的氮 化物型in-v族化合物半导体层的端面窗结构，包括绝缘膜的掩模被形成在至少在对应于所述端面窗结 构的部分附近的所述基板上，以及包括所述活性层的所述氮化物型ni-v族化合物半导体层 被形成在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上。
12. —种光盘装置，将半导体激光器用作或用于光源，其中，所述半导体激光器具有在基板上具有包括含有至 少包含铟和镓的氮化物型in-v族化合物半导体的活性层的氮 化物型ni-v族化合物半导体层的端面窗结构，包括绝缘膜的掩模被形成在至少在对应于所述端面窗结 构的部分附近的所述基板上，以及包括所述活性层的所述氮化物型ni-v族化合物半导体层 被形成在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上。
13. —种半导体装置的制造方法，通过在基纟反上生长至少包含铟和 镓的氮化物型m-v族化合物半导体层来进行制造，所述半导 体层具有带隙能量在沿着所述基板的表面的至少一个方向上 改变的部分，所述方法包4舌以下步骤在带隙能量改变的所述部分附近的所述基4反上形成包括 绝缘膜的掩模，以及在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上生长所述氮 化物型in-v族化合物半导体层。
14. 根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，还包括以下 步骤在所述基板上没有被所述掩模覆盖的所述部分上生长所 述氮化物型III-V族化合物半导体层之后，用绝缘材料填充在 所述掩才莫的上侧上所形成的凹部的至少 一部分。
15. —种半导体装置，具有至少包含铟和镓的氮化物型m-v族化 合物半导体层，所述半导体层具有带隙能量在沿着所述基^^的 表面的至少一个方向改变的部分，其中，包括绝缘膜的掩模被形成在带隙能量改变的所述 部分附近的所述基板上，以及所述氮化物型in-v族化合物半导体层纟皮形成在所述基板 上没有被所述掩模覆盖的部分上。
16. 根据权利要求15所述的半导体装置，其中，在所述掩模的上侧上所形成的凹部的至少 一部分^^真充全色^彖才才泮牛。
17. —种至少包含铟和镓的氮化物型in-v族化合物半导体层在基 板上的生长方法，所述半导体层具有带隙能量在沿着所述基板 的表面的至少一个方向上改变的部分，所述方法包4舌以下步骤在带隙能量改变的所述部分附近的所述基寿反上形成包括绝缘膜的掩模；以及在所述基板上没有被所述掩模覆盖的部分上生长所述氮 化物型III-V族化合物半导体层。
全文摘要
本发明公开了半导体激光器及其制造方法、光头、光盘装置、半导体装置及其制造方法及氮化物型III-V族化合物半导体层的生长方法，其中，通过在基板上生长包括含有至少包含In和Ga的氮化物型III-V族化合物半导体的活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层来制造具有端面窗结构的半导体激光器。该半导体激光器的制造方法包括步骤至少在形成端面窗结构的位置附近的基板上形成包括绝缘膜的掩模；以及在基板上没有被掩模覆盖的部分上生长包括活性层的氮化物型III-V族化合物半导体层。通过本发明，可以非常容易地生长至少包含In和Ga并且具有带隙能量在至少一个方向上改变的部分的氮化物型III-V族化合物半导体层。
文档编号H01L21/02GK101425659SQ20081013518
公开日2009年5月6日 申请日期2008年8月13日 优先权日2007年10月31日
发明者仓本大, 仲山英次, 大泉善嗣, 藤本强 申请人:索尼株式会社