[发明专利]氮化物半导体激光元件及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2006年8月28日、申请号为200610121688.4、发明名称为“氮化物半导体激光元件及其制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有氮化物半导体层的半导体激光元件及其制造方法。

背景技术

近年来，要求光盘具有越来越大的存储容量，并伴随更高的密度。为了迎合这种需求，采用蓝色半导体激光器的BD(蓝光光盘)和HD-DVD(高清晰度DVD)得到了标准化，符合所述标准的诸如译码器的装置实现了商品化。符合这些标准的新型光盘需要具有高可靠性的蓝色半导体激光器，从而实现在两层光盘上以更高的密度高速写入信息。

用于在常规CD或DVD上复制或写入信息的AlGaAs系或InGaAlP系半导体激光器包括位于谐振器端面上的由诸如SiO₂、Al₂O₃或Si₃N₄的电介质构成的涂覆膜，用于防止作为激光束出光面的谐振器端面的劣化或光学损伤。然而，如果EB(电子束)蒸镀器(evaporator)或溅射装置被用来在作为蓝色半导体激光器的氮化物半导体激光器上按照原样淀积涂覆膜，则COD水平低，即可能发生COD(灾难性光学损伤)的临界功率低，从而可靠性非常低。因此，必须改进涂覆技术。注意，COD是指由于出光面对激光束的吸收而导致的构成半导体激光元件的晶体熔化的现象。

JP-A-2002-335053公开了一种制造半导体激光器的方法，其中，将通过解理形成的半导体激光元件的谐振器端面暴露于氩等离子体气氛中，从而通过处于等离子体状态的氩粒子去除在谐振器端面上自然形成的自然氧化膜。因此，提高了形成于谐振器端面上的涂覆膜与谐振器端面之间的粘附力，从而提高了谐振器端面的可靠性。此外，还提出在解理之后加热半导体表面，以去除附着在所述半导体表面的湿气等，从而进一步提高其可靠性。    

在JP-A-2002-335053提出的半导体激光器制造方法所采用的，暴露于氩等离子体气氛的过程中，不向半导体激光棒及其支架施加电压，因此，氩离子不会在电势差的作用下被吸引到半导体激光棒(laser bar)上，从而撞击半导体激光棒的谐振器端面。换言之，其并非所谓的反溅射(countersputtering)。在这种情况下，抵达半导体激光棒的谐振器端面的离子被认为具有数十keV的能量。离子的这一能量足以通过其等离子体去除附着在半导体激光棒表面的湿气、碳、自然氧化膜等，而且这一能量被认为对半导体激光棒的谐振器端面几乎不造成损坏。

本发明人对暴露于氩等离子体气氛的谐振器端面进行了元素分析，以研究暴露于氩等离子体气氛的效果。结果，本发明人发现在暴露于氩等离子体气氛之后未观察到碳和氧，而在未暴露于氩等离子体气氛时，则观察到了碳和氧。所观察到的碳和氧被认为包含在自然氧化膜、湿气或污染物中，所述自然氧化膜、湿气或污染物通过解理形成谐振器端面之后到形成涂覆膜为止的时间内被附着。当在谐振器端面上进行热处理，而不是暴露于氩等离子体气氛时，获得了类似的结果。

从这一结果，可以说，应当在从谐振器端面去除碳和氧之后形成涂覆膜，以改善半导体激光元件，并且，可以通过热处理或暴露于氩等离子体气氛实现如此形成涂覆膜。

然而，根据本发明人所做的实验，发现了下述事实。也就是说，尽管暴露于氩等离子体气氛对于从谐振器端面去除碳和氧是有效的，但是，如果所述半导体激光元件为氮化物半导体激光元件，那么包括谐振器端面的半导体激光元件的表面将受到所述暴露的影响。

这项实验的细节如下。制造氮化物半导体激光元件的两个样本。将样本之一暴露于氩等离子体气氛，而另一样本则不暴露于氩等离子体气氛。对每一样本进行老化试验，在老化试验之前和之后测量每一样本的COD水平。图11示出了两个样本在老化之前和经过200小时的老化之后COD水平的变化。样本之一在暴露于氩等离子体气氛之后具有形成于谐振器端面上的Al₂O₃涂覆膜。另一样本在经过解理但未暴露于氩等离子体气氛的状态下具有形成于谐振器端面的Al₂O₃涂覆膜。老化条件包括70℃的环境温度、60mW的功率、APC(自动功率控制)驱动和CW(连续波)驱动。此外，在50ns、50％占空因数、室温和脉冲测量的条件下测量COD水平。

可以从图11理解，就老化之前的COD水平，即初始COD水平而言，暴露于氩等离子体气氛的样本比另一样本低。这被认为是因为暴露于氩等离子体气氛对谐振器端面具有一些影响。