專利名稱：半導體激光器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體激光器的制造方法，特別涉及一種用于阻止COD(破壞性光學損傷)水平降低的技術。
背景技術：
在制造高輸出的半導體激光器中，通常采用稱為不對稱涂覆法的方法來涂覆諧振腔的端面。
為了達到高效地發(fā)射激光束的目的，采用不對稱涂覆法，在發(fā)射激光束的諧振腔的端面上形成低反射涂層，并在諧振腔的另一端面上形成高反射涂層。
在不對稱涂覆法的準備階段，執(zhí)行稱為等離子體清洗的方法以便將諧振腔的端面的半導體疊層結構的解理面暴露于等離子體態(tài)的惰性氣體(例如氬氣)中數(shù)分鐘。當在空氣中分割半導體疊層結構時，這從解理面除去了在其依附于解理面之前漂浮在空氣中的物質。臟的解理面降低了涂層的接觸程度。因此希望解理面足夠干凈。
其間，本發(fā)明的發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的等離子體清洗技術，破化性光學損傷(COD)水平隨等離子體清洗的持續(xù)時間的延長而降低。
這里應當注意，COD表示從半導體激光器的諧振腔的端面發(fā)射的激光的熱量被吸收到諧振腔的端面內從而破壞端面的現(xiàn)象，COD水平表示在產生COD時的激光的最低輸出值。
下面描述由本發(fā)明的發(fā)明人進行的實驗。
首先，準備作為實驗試樣的GaAs襯底，和電子回旋加速器諧振(下文稱ECR)濺射裝置。
圖19是ECR濺射裝置的截面圖。
在圖19中，ECR濺射裝置5包括產生ECR等離子體氣體的等離子體室64；涂層形成室60；具有不低于5N的純度等級的硅靶61；和圍繞等離子體室64設置以形成磁場的線圈66。
在等離子體室64中，經(jīng)石英窗口引入該室中的微波和由線圈66形成的磁場使得經(jīng)氣體導入管67引入到室中的處理氣體轉變?yōu)镋CR等離子體態(tài)。
連接到RF電源65的硅靶61通過較大地改變施加電壓來控制濺射量。
涂層形成室60通過排氣口68連接到排氣系統(tǒng)(未示出)。使用這種結構，能夠減少涂層形成室60內的壓力。
將其上具有GaAs襯底63的樣板62放置在涂層形成室60中以在GaAs襯底63上形成涂層。在這種情況下，通過ECR發(fā)散磁場分布來確定在達到GaAs襯底63的表面的處于等離子體態(tài)的處理氣體的能量。
例如，當樣板62距離ECR點20cm時，處于等離子體態(tài)的處理氣體的能量接近10-20eV。這里應當注意，當沒有電壓施加到樣板62時獲得這些數(shù)值。
在表1中分別所示的條件(i)和(ii)下對試樣進行試驗。


在條件(ii)下按下列各項進行等離子體清洗。
(1)在氣體引入期間的內部壓力接近10-1Pa。微波的強度接近600W。
(2)為了將發(fā)生在硅靶61的濺射量限定到盡可能小的程度，對硅靶不施加電壓，并將樣板62設置到常溫。
(3)在等離子體清洗之后，在沒有在試樣上形成涂層的情況下，將試樣從ECR濺射裝置5抽出。
使用Auger電子能譜法(electron spectroscopy)分析在各個條件(i)和(ii)下的試樣的GaAs襯底的表面。


表2中顯示的分析結果提供下列發(fā)現(xiàn)。
(1)在不進行等離子體清洗(條件(i))的試樣的GaAs襯底63的表面上檢測到碳。由于從進行等離子體清洗的試樣中未發(fā)現(xiàn)碳，這顯示了等離子體清洗的效果。
(2)在僅使用氬氣(條件(ii))進行等離子體清洗的試樣的GaAs襯底63的表面上檢測到硅。這表明在GaAs襯底63的表面上形成了硅膜。當從涂層的厚度轉換硅膜時，將硅膜的總量設定為近似10。即，當在條件(ii)下進行常規(guī)等離子體清洗時，估計在半導體激光器的諧振腔的端面上形成近似10的硅膜。這意味著在隨后形成涂層之后，硅膜殘留在涂層和諧振腔的端面之間。
估計從硅靶61提供硅膜。直到進行試驗，才考慮僅當將不低于100V的負電壓施加到硅靶61時才引起濺射。然而，通過實驗確定在等離子體清洗期間少量的濺射發(fā)生在硅靶61的表面。
認為是由于下列原因發(fā)生這種現(xiàn)象。如圖20中所示，在等離子體放電開始之后，產生作為等離子體的外殼電勢的近似-5V至-10V的電勢。這引起了在硅靶61的表面上的電勢差。
處于等離子體態(tài)的處理氣體中的離子被拉向硅靶61并與硅靶61相碰撞。這引起了在硅靶61的表面處的濺射，允許硅離子從硅靶61發(fā)射。硅離子到達試樣(GaAs襯底63)并在其表面上積累。
考慮到在降低COD水平中如上文所述形成的硅膜是重要的因素。這是因為例如當在AlGaInP基半導體激光器的諧振腔的端面上形成非晶硅膜時，非晶硅膜吸收具有激光發(fā)射波長(630-680nm)的光。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于阻止等離子體清洗降低COD水平的半導體激光器的制造方法。
通過用于制造半導體激光器的半導體激光器的制造方法來實現(xiàn)上述目的，半導體激光器是通過使用濺射裝置的等離子體清洗來清洗半導體疊層結構的解理面來制造的，其中解理面將作為諧振腔的端面，該方法包括在濺射裝置中放置具有解理面的半導體疊層結構的第一步驟；將包含反應氣體和惰性氣體的處理氣體引入到濺射裝置中，并然后使得處理氣體成為等離子體態(tài)的第二步驟；當沒有電壓施加到靶材料時，將靶材料和解理面暴露于處于等離子體態(tài)的處理氣體中，引起靶材料和反應氣體反應以形成反射預定波長的光的化合物，以便在解理面上形成該化合物薄膜的第三步驟。
當清洗解理面時，在等離子體清洗期間，用上述的半導體激光器的制造方法，通過靶材料和反應氣體的反應來形成反射預定波長的光的化合物，并且所形成的化合物堆積在將作為半導體激光器的諧振腔的端面的解理面上。這抑制了COD水平的降低。
上述的半導體激光器的制造方法還包括在第三步驟之后，使包含氧氣和惰性氣體的第二處理氣體成為等離子體態(tài)的第四步驟；以及當電壓施加到靶材料時，將靶材料和解理面暴露于處于等離子體態(tài)的處理氣體中，引起靶材料和氧氣的反應以形成氧化物，以便在解理面上形成氧化物薄膜的第五步驟。
用上述的半導體激光器的制造方法，在將作為半導體激光器的諧振腔的端面的解理面上形成低反射氧化物涂層。
在上述的半導體激光器的制造方法中，反應氣體可以是非氧化氣體。
在上述的半導體激光器的制造方法中，氧化氣體可以是包含氮氣或者氫氣的氣體。
在上述的半導體激光器的制造方法中，化合物可以是絕緣的。
在上述的半導體激光器的制造方法中，預定波長可以是半導體激光器的發(fā)射波長。
在上述的半導體激光器的制造方法中，靶材料可以選自由硅、鋁、鈦、鋯、鉿、鋅、鈰、鉭、鈮、和鍶組成的組。
在上述的半導體激光器的制造方法中，處理氣體中的反應氣體與惰性氣體的分壓比可以是5％至100％。
在上述的半導體激光器的制造方法中，處理氣體中的反應氣體與惰性氣體的分壓比可以是10％至30％。
在上述的半導體激光器的制造方法中，濺射裝置可以是ECR濺射裝置。
還可以通過用于制造半導體激光器的半導體激光器的制造方法來實現(xiàn)上述目的，半導體激光器是通過使用濺射裝置在半導體疊層結構上形成電介質薄膜來制造的。該方法包括在濺射裝置中放置半導體疊層結構的第一步驟；將包含第一反應氣體和惰性氣體的第一處理氣體引入到濺射裝置中，并然后使第一處理氣體成為等離子體態(tài)的第二步驟；當沒有電壓施加到靶材料時，將靶材料和半導體疊層結構的預定部分暴露于處于等離子體態(tài)的第一處理氣體中，引起靶材料和第一反應氣體反應以形成絕緣材料，以便在半導體疊層結構的預定部分上形成絕緣材料薄膜的第三步驟；在第三步驟之后，將包含第二反應氣體和惰性氣體的第二處理氣體引入濺射裝置中，并然后使第二處理氣體成為等離子體態(tài)的第四步驟；以及當電壓施加到靶材料時，將靶材料和形成有絕緣材料膜的半導體疊層結構的預定部分暴露于處于等離子體態(tài)的第二處理氣體中，引起靶材料和第二反應氣體的反應以形成電介質材料，以便在半導體疊層結構的預定部分的絕緣材料薄膜上形成電介質材料薄膜的第五步驟。
在上述的半導體激光器的制造方法中，第一反應氣體和第二反應氣體可以是相同氣體。
下面描述論證本發(fā)明的半導體激光器的制造方法實際能夠實現(xiàn)上述目的的實驗結果。
在實驗中，采用與條件(i)和(ii)下的實驗相同的方式，使用ECR濺射裝置5在表3中所示的條件(iii)下在試樣的GaAs襯底上進行等離子體清洗。


用Augier電子能譜法分析離子清洗之后的GaAs襯底的表面。下面的表4顯示了分析結果。


從表4中所示的分析結果獲得下面的發(fā)現(xiàn)。
在使用包含氬氣和氮氣(條件(iii))的氣體進行等離子體清洗之后，在GaAs襯底的表面上檢測到硅和氮，檢測到的硅的量近似與檢測到的氮的量相同。另外，檢測到的硅的量近似等于在僅使用氬氣進行的等離子體清洗之后檢測到的硅量。
從分析結果確定在等離子體清洗期間在GaAs襯底上形成氮化硅薄膜。
氮化硅膜不吸收不高于800nm的較短波長的光。當在半導體激光器的諧振腔的端面上形成這種氮化硅薄膜時，它抑制了COD水平的降低。


從結合

本發(fā)明的具體實施例的下面描述中，本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點和特征將變得明顯，在附圖中圖1顯示在第一制造階段中半導體晶片的疊層結構；
圖2顯示在第二制造階段中半導體晶片的疊層結構；圖3顯示在第三制造階段中半導體晶片的疊層結構；圖4是板型半導體疊層結構的透視圖；圖5是條型半導體疊層結構的透視圖；圖6是放置在成一直線的夾具上的條形半導體疊層結構2；圖7至10是在等離子體清洗步驟和涂覆步驟中的ECR濺射裝置的截面圖；圖11是半加工的半導體激光器的透視圖；圖12顯示在根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體清洗與傳統(tǒng)的等離子體清洗之間比較的試樣半導體激光器的COD水平；圖13顯示在根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體清洗與傳統(tǒng)的等離子體清洗之間比較的試樣半導體激光器的電涌耐壓值。
圖14說明其中在諧振腔的端面上形成非晶硅薄膜的半導體激光器的結構；圖15是圖14中所示的半導體激光器的截面圖；圖16顯示400nm波段藍光半導體激光器的結構；圖17是包含通過等離子體清洗法形成的電介質薄膜的脊-型帶狀結構的半導體激光器的外視圖；圖18是沿平行于半導體激光器的諧振腔的端面的面X1-X1’的圖17中所示的半導體激光器的截面圖；圖19是ECR濺射裝置的截面圖；以及圖20顯示在等離子體清洗期間在靠近靶的區(qū)域的狀態(tài)的變化。
具體實施例方式
下面參照附圖描述作為本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導體激光器的制造方法。這里應當注意，包含在兩個或多個附圖中的共同參考標記表示同一元件。
<1半導體疊層結構的制造步驟>
首先，將參照圖1-5描述制造作為AlGaInP基脊-幾何形狀紅光高輸出半導體激光器主體的條形半導體疊層結構的步驟。
圖1顯示處于第一制造階段的半導體晶片的疊層結構。
如圖1中所示，通過用金屬有機化學汽相淀積(下文中，MOCVD)按規(guī)定的次序在n-型GaAs襯底10上形成層11-17來在第一制造階段中制造半導體晶片1A，這里層11-17是n-型AlGaInP緩沖層11；n-型AlGaInP覆蓋層12；量子阱有源層13；p-型AlGaInP第一覆蓋層14；p-型GaInP蝕刻停止層15；p-型AlGaInP第二覆蓋層16；和p-型GaInP中間層17。
圖2顯示在第二制造階段中的半導體晶片的疊層結構。
在第一制造階段制造半導體晶片1A之后，通過用濕法或干法蝕刻方法在p-型AlGaInP第二覆蓋層16和p-型GaInP中間層17上進行蝕刻，從而在半導體晶片1A上形成作為波導的脊條18。
在此之后，在半導體晶片1A上進一步形成n-型AlInP電流阻擋層19。然后，除去覆蓋脊條18的n-型AlInP電流阻擋層19的那部分。這就完成了在第二制造階段制造半導體晶片1B。
這里應當注意，盡管沒有在圖中說明，但是在邊界附近并在隨后被分割開的n-型AlInP電流阻擋層19的一部分仍保留在脊條18上，部分覆蓋該脊條18。并立刻在處于邊界附近的n-型AlInP電流阻擋層19的部分的下面，形成其中摻雜雜質例如Zn并使其無序的窗口結構。
可以通過選擇區(qū)域生長法形成n-型AlInP電流阻擋層19。
圖3顯示處于第三制造階段的半導體晶片的疊層結構。
在第二制造階段制造半導體晶片1B之后，形成p-型GaAs接觸層20以覆蓋半導體晶片1B的表面。然后在p-型GaAs接觸層20上形成p-型側電極21。同樣，如圖3中所示，在半導體晶片1B的相對一側的表面上，即在n-型GaAs襯底10的下側表面上形成n-型側電極22。這完成了在第三制造階段制造半導體晶片1C。
然后，將半導體晶片1C解理成條-形半導體疊層結構。
圖4是半導體疊層結構1的透視圖；通過解理圓盤形半導體晶片1C形成圖4中所示的板形半導體疊層結構1。如圖4中所示，在半導體疊層結構1的表面中在同一方向上以固定間隔進行大量的劃片切口23。使用劃片切口23作為起點在空氣中將半導體疊層結構1分割成條形半導體疊層結構。
圖5是通過解理圖4中所示的半導體疊層結構1而制造的條形半導體疊層結構2的透視圖。圖5中所示的每個條形半導體疊層結構2有一對將作為半導體激光器的諧振腔的端面的解理面31。
<2等離子體清洗步驟>
接著，將參照圖6-8描述在所制造的條形半導體疊層結構的解理面31上進行等離子體清洗的步驟。
圖6是夾具和放置在成一直線的夾具上的條形半導體疊層結構2的截面圖。
如在圖6中所示，條形半導體疊層結構2和墊片4交替地在夾具3的底表面33上，使得每個半導體疊層結構2的一個解理面31與底表面33接觸并且其另一個解理面31暴露于開口32。
墊片4用于固定條形半導體疊層結構2的位置，并阻止電介質層形成在半導體疊成結構2的電極上。
將其上已按如上所述放置的條形半導體疊層結構2的夾具3放置在涂層形成室60中，使得具有開口32的夾具3的側面面向等離子體室64。
圖7和8是ECR濺射裝置5的截面圖。參照這些附圖描述等離子體清洗步驟的流程。
在將夾具3放置在涂層形成室60中之后，從涂層形成室60抽空空氣。將包含氬氣和氮氣的第一處理氣體引入等離子體室64中(圖7)。這里應當注意，在處理氣體的引入期間，ECR濺射裝置5的內部壓力是10-1Pa。
將具有600W強度和2.45GHz頻率的微波引入到等離子體室64中，以便通過所引入的微波和由線圈66形成的磁場將室內的第一處理氣體轉變?yōu)镋CR等離子體態(tài)。這允許放置在夾具3上的條形半導體疊層結構2的解理面31暴露于所得到的等離子體氣體(圖8)。
在上述的操作中，為了將在硅靶61處發(fā)生的濺射量限制到盡可能小的程度，不將電壓施加于硅靶61，并將夾具3設定為常溫。
由于沒有電壓施加于夾具3，所以根據(jù)ECR發(fā)散磁場分布來確定到達解理面31的離子的能量。當夾具3距離ECR點20cm時，離子能量的總量近似為10-20eV。處于上述能級的離子能量足以進行等離子體清洗，并幾乎不引起解理面31的缺陷。
并且，在該過程中，在硅靶61的表面處產生近似-5V至-10V的外殼電勢。由于所產生的外殼電勢，氬離子與硅靶61碰撞從而濺射出硅離子。所濺射出的硅離子與包含在處于ECR等離子體態(tài)的處理氣體中的氮離子反應，從而形成堆積在解理面31的表面上的氮化硅。
用在條形半導體疊層結構2的解理面31上進行的上述等離子體清洗，從表面除去了粘在解理面31的表面的雜質例如有機物質、氧、或者氧化膜，并在表面上形成薄的氮化硅層。
<3涂覆步驟>
下面描述低反射涂覆步驟，在該步驟中，在等離子體清洗步驟中已形成在條形半導體疊層結構2的解理面31的表面上的氮化硅層上形成氧化硅膜。
圖9是ECR濺射裝置5的截面圖。將參照圖9描述低反射涂覆步驟的流程。
首先，將含有氬氣(30sccm的流速)和氧氣(10sccm的流速)的第二處理氣體引入到等離子體室64。然后，將具有600W強度和2.45GHz頻率的微波引入到等離子體室64，以便通過所引入的微波和由線圈66形成的磁場將室中的第二處理氣體轉換為ECR等離子體態(tài)。這允許放置在夾具3上的條形半導體疊層結構2的解理面31暴露于所得到的等離子體氣體(圖9)。
在第二處理氣體的引入期間，ECR濺射裝置5的內部壓力是10-1Pa。連接到硅靶的RF電源的輸出值是600W。
包含在處于ECR等離子體態(tài)的第二處理氣體中的氬離子與硅靶61碰撞從而濺射出硅離子。所濺射出的硅離子到達解理面31的表面并與氧反應，從而形成堆積在解理面31的表面上以形成氧化硅膜的氧化硅離子。
在上述的過程中，到達解理面31的等離子體能量的總量近似為10-20eV。處于上述能級的離子能量幾乎不引起損傷例如解理面31的晶體缺陷。
諧振腔的端面處的反射率取決于形成在解理面31上的其表面實際上作為諧振腔端面的氧化硅膜的厚度。通過解理面31暴露于等離子體氣體中的持續(xù)時間來控制氧化硅膜的厚度。例如，當氧化硅膜的厚度是100nm并且半導體激光器具有660nm的激光發(fā)射波長時，諧振腔的端面處的反射率為4％。
在條形半導體疊層結構2的一側的解理面31上形成低反射率涂層之后，從ECR濺射裝置5抽出夾具3。然后，在將條形半導體疊層結構2重新放在夾具3中以便其相對一側上的解理面31暴露于開口32之后，將夾具3重新放在ECR濺射裝置5中。然后，在相對側上的解理面31上也進行上述的等離子體清洗。
圖10是ECR濺射裝置5的截面圖。將參照圖10描述高反射涂覆步驟的流程。
在進行等離子體清洗之后，將解理面31暴露于處于ECR等離子體態(tài)的第二處理氣體。這允許氧化硅薄膜形成在解理面31上。然后，將含有氬氣和氫氣的第三處理氣體引入等離子體室64中，并將其轉變?yōu)镋CR等離子體態(tài)。將解理面31暴露于處于ECR等離子體態(tài)的第三處理氣體。這允許加氫的非晶硅薄膜形成在解理面31上。在加氫的非晶硅薄膜上，按所述的順序形成氧化硅薄膜和加氫非晶硅薄膜。
用上述的處理，在解理面31上形成由氧化硅薄膜、加氫非晶硅薄膜、氧化硅薄膜和加氫非晶硅薄膜四層組成的高反射涂層。
如圖11中所示，將已進行上述等離子體清洗和涂覆步驟的條形半導體疊層結構2進一步分成被稱為半加工半導體激光器2A的塊。
<4考慮>
現(xiàn)在，根據(jù)在下表5中所示的不同條件下用等離子體清洗制造的四個試樣的半導體激光器來分別考慮COD水平的測量和電涌耐壓的結果。


上面的四種條件中，條件(a)和(b)是常規(guī)的等離子體清洗的條件，條件(c)和(d)是本實施例的等離子體清洗的條件。
圖12顯示了在根據(jù)本實施例的等離子體清洗與傳統(tǒng)的等離子體清洗之間比較的試樣半導體激光器的COD水平。圖13顯示在根據(jù)本實施例的等離子體清洗與傳統(tǒng)的等離子體清洗之間比較的試樣半導體激光器的電涌耐壓值。
在本實施例中，將電涌耐壓設定為當具有200pF和0Ω的CR電路對半導體激光器施加一個脈沖時，工作電流上升20％的這樣一個電壓。
用其中僅使用氬氣的常規(guī)等離子體清洗，當處理持續(xù)時間如圖12中所示上升時，COD水平從158mW降到103mW，并且如圖13中所示電涌耐壓從50V降到30V。
相反，用其中使用含有氬氣和氮氣的第一處理氣體的本實施例的等離子體清洗，COD水平不小于200mW而和處理持續(xù)時間無關，電涌耐壓不小于150V，其近似是常規(guī)的電涌耐壓的三倍，表明同樣改善了電涌耐壓。
圖14說明半導體激光器的結構。圖15是沿著平行于半導體激光器140的縱向和垂直于半導體激光器140的疊層的平面的平面Z-Z’得到的圖14所示的半導體激光器140的截面圖。
常規(guī)上有這樣一個問題，當在從光束發(fā)射端面141除去自然氧化膜之后形成非晶硅膜30以覆蓋光束發(fā)射端面141時，漏電流在半導體激光器140的表面上方流過，降低了電涌耐壓。
在另一方面，如本實施例中所公開，如果使用為惰性氣體的氬氣和氮氣的混合氣體進行少量的濺射，氮化硅依附于光束發(fā)射端面。這阻止了在端面附近由光吸收引起的溫度上升，并阻止能帶隙的降低，因而減少了COD的發(fā)生率。
由于氮化硅膜是絕緣膜，所以氮化硅膜抑制了漏電流，并提高了電涌耐壓。
<5補充注釋>
本發(fā)明不局限于上述實施例，而是能夠應用于不同結構的半導體激光器，并可應用于不同的制造過程順序或不同工藝參數(shù)。下面是這樣的具體實例。
(1)在制造400nm-波段藍光半導體激光器中，上述等離子體清洗也有效。
圖16顯示400nm-波段藍光半導體激光器的結構。
400nm-波段藍光半導體激光器160包括n-型GaN襯底40、n-型AlGaN覆蓋層41、量子阱有源層42、p-型AlGaN覆蓋層43、脊條44、電流阻擋層45、p-型GaN接觸層46、n側電極47、以及p側電極48。
400nm-波段藍光半導體激光器160的激光發(fā)射波長比上述AlGaInP基脊-幾何圖形紅光高輸出半導體激光器的波長短。因此，在400nm-波段藍光半導體激光器160中，通過非晶硅吸收的激光束的速率比在AlGaInP基脊-幾何圖形紅光高輸出半導體激光器中的更高。
為此，當在涂層與400nm-波段藍光半導體激光器160的端面之間形成非晶硅膜時，光吸收發(fā)揮了較大的影響，提高了COD發(fā)生率。
相反，氮化硅膜不吸收400nm-波段的光。因此，使用通過本實施例的上述等離子體清洗在400nm-波段藍光半導體激光器160的光束發(fā)射端面49上形成的氮化硅膜，降低了COD的發(fā)生率并大大地改善了激光器特性。
(2)在制造具有脊型條結構的半導體激光器的過程中，可使用采用包含氬氣和氮氣的處理氣體的上述等離子體清洗以形成作為電流阻擋層的電介質膜。
作為一個實例，日本特許公開專利申請NO.11-186650公開了一種具有作為電流阻擋層的SiO2、Ta2O5、ZrO5、Nb2O5、非晶Si等的電介質膜的半導體激光器制造這種半導體激光器具有幾個優(yōu)點。例如，由于需要一個MOCVD處理，所以制造成本和產品的交付周期都降低。
圖17是包含通過上述等離子體清洗形成的電介質膜的脊型條結構的半導體激光器的外視圖。圖18是沿平行于半導體激光器的諧振腔的端面的面X1-X1’得到的圖17中所示的半導體激光器的截面圖；如圖18中所示，半導體激光器180包括n-型GaAs襯底50、n-型覆蓋層51、有源層52、p-型覆蓋層53、SiNx54、和電介質電流阻擋層55。并且，如圖17中所示，形成寬度約2μm的脊條波導。
形成在p-型覆蓋層53和電介質電流阻擋層55的很薄的氮化硅膜54反射發(fā)射波長不大于800nm的激光。這使激光發(fā)射沒有損失。同樣，由于氮化硅膜54是絕緣的，所以不產生界面漏電流。
在充分清洗p-型覆蓋層53的表面之后，形成電介質電流阻擋層55。這在p-型覆蓋層53和電介質電流阻擋層55之間提供了高粘附性。即使由于安裝半導體激光器180時施加的熱而導致半導體激光器180膨脹和收縮，高粘附性也阻止電介質電流阻擋層55剝落。
(3)希望在絕緣膜模式中進行等離子體清洗。絕緣膜模式表示其中在ECR濺射裝置中在靶的表面上形成絕緣材料的狀態(tài)，減少了從靶的表面濺射出的固態(tài)源的產量。也就是說，絕緣膜模式表示其中減少了膜與通過濺射在其上形成膜的物體的比率的狀態(tài)。
在上述實施例的情況下，如果第一處理氣體(N2/Ar)中的氮氣與氬氣的分壓的比率不低于0.1，更優(yōu)選不低于0.2，那么生成絕緣膜模式。
當在絕緣膜模式中在解理面31上進行等離子體清洗時，減少了從硅靶61濺射出的硅的總量。這提供了下面的有利效果(i)將解理面31上的硅膜的形成限制在盡可能小的程度；(ii)阻止了微波引入窗口上的硅膜的形成；(iii)阻止了ECR條件(等離子體放電條件)的變化；和(iv)減少了ECR濺射裝置5的維持的數(shù)量，其提高了生產率。
而且，如果第一處理氣體(N2/Ar)中的氮氣與氬氣的分壓的比率不低于0.05(5％)，那么，用第一處理氣體形成的氮化硅膜的量不足以形成絕緣。因此，第一處理氣體(N2/Ar)中的氮氣與氬氣的分壓的比率優(yōu)選為5％至100％，并更優(yōu)選10％至30％。
(4)在上述的實施例中，使用硅作為ECR濺射裝置5中的靶材料。然而，靶材料可以從由鋁、鈦、鋯、鉿、鋅、鈰、鉭、鈮、和鍶組成的組中選擇。同樣，使用與靶材料反應以形成絕緣體的氣體例如非氧化氣體(含有N例如NH3和N2的氣體)或氫氣代替氮氣。
(5)在上述的實施例中，在解理面31上形成是絕緣的SiNx膜。然而，可以代替地形成反射某一波長的光的材料的薄膜。更特別地，由于這抑制光吸收的影響并期望提高COD水平，因此優(yōu)選激光發(fā)射波長的所形成的絕緣體的吸收系數(shù)α不高于3×104cm。
(6)在上述的實施例，使用ECR濺射裝置以進行等離子體清洗。但是，可以使用產生螺旋波等離子體或感應-耦合等離子體的另一裝置例如TSM濺射裝置。
(7)可使用本發(fā)明制造低-輸出半導體激光器以提高其COD水平和電涌耐壓，也可制造高輸出工作的AlGaInP基或其它材料基的半導體激光器。
(8)本發(fā)明適合于在高輸出、高可靠性的半導體激光器的諧振腔的端面上形成涂層的方法，并適合于形成用作半導體激光器的電流阻擋層的電介質膜的方法。另外，使用本發(fā)明制造需要在薄膜和其上形成該薄膜的物體之間絕緣的器件，例如表面聲波(SAW)器件或硬盤。
盡管已通過參考附圖的實例充分地描述了本發(fā)明，但注意各種變化和修改對本領域的技術人員來說是顯然的。因此，除非上述變化和修改脫離本發(fā)明的范圍，它們都應當解釋為包含在其中。
權利要求
1.一種半導體激光器的制造方法，其通過用使用濺射裝置的等離子體清洗來清洗半導體疊層結構的解理面而制造該半導體激光器，該解理面將作為諧振腔的端面，該方法包括在濺射裝置中放置具有解理面的半導體疊層結構的第一步驟；將包含反應氣體和惰性氣體的處理氣體引入到濺射裝置中，然后使處理氣體轉變?yōu)榈入x子體態(tài)的第二步驟；以及當沒有電壓施加到靶材料時，將靶材料和解理面暴露于處于等離子體態(tài)的處理氣體中，引起靶材料和反應氣體反應以形成反射預定波長的光的化合物，以便在解理面上形成該化合物薄膜的第三步驟。
2.權利要求1的半導體激光器的制造方法，還包括在第三步驟之后，將包含氧氣和惰性氣體的第二處理氣體轉變?yōu)榈入x子體態(tài)的第四步驟；以及當電壓施加到靶材料時，將靶材料和解理面暴露于處于等離子體態(tài)的第二處理氣體中，引起靶材料和氧氣的反應以形成氧化物，以便在解理面上形成氧化物薄膜的第五步驟。
3.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中反應氣體是非氧化氣體。
4.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中反應氣體是包含氮氣或者氫氣的氣體。
5.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中化合物是絕緣的。
6.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中預定波長是半導體激光器的發(fā)射波長。
7.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中靶材料選自于由硅、鋁、鈦、鋯、鉿、鋅、鈰、鉭、鈮、和鍶組成的組。
8.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中反應氣體與惰性氣體的分壓比是5％至100％。
9.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中反應氣體與惰性氣體的分壓比是10％至30％。
10.權利要求1的半導體激光器的制造方法，其中濺射裝置是ECR濺射裝置。
11.一種半導體激光器的制造方法，通過使用濺射裝置在半導體疊層結構上形成電介質膜來制造半導體激光器，該方法包括在濺射裝置中放置半導體疊層結構的第一步驟；將包含第一反應氣體和惰性氣體的第一處理氣體引入到濺射裝置中，然后將第一處理氣體轉變?yōu)榈入x子體態(tài)的第二步驟；當沒有電壓施加到靶材料時，將靶材料和半導體疊層結構的預定部分暴露于處于等離子體態(tài)的第一處理氣體中，引起靶材料和第一反應氣體反應以形成絕緣材料，從而在半導體疊層結構的預定部分上形成絕緣材料薄膜的第三步驟；在第三步驟之后，將包含第二反應氣體和惰性氣體的第二處理氣體引入濺射裝置中，然后將第二處理氣體轉變?yōu)榈入x子體態(tài)的第四步驟；以及當電壓施加到靶材料時，將靶材料和形成有絕緣材料的半導體疊層結構的預定部分暴露于處于等離子體態(tài)的第二處理氣體中，引起靶材料和第二反應氣體的反應以形成電介質材料，從而在半導體疊層結構的預定部分的絕緣材料薄膜上形成電介質材料薄膜的第五步驟。
12.權利要求11的半導體激光器的制造方法，其中第一反應氣體和第二反應氣體是相同氣體。
全文摘要
一種制造半導體器的方法。作為用電介質膜涂覆諧振腔的端面的制備步驟，對作為端面的半導體疊層結構的解理面進行等離子體清洗以阻止吸收激光的導電膜粘附在解理面。在等離子體清洗期間，將含有氬氣和氮氣的第一處理氣體引入真空的ECR濺射裝置。在不施加電壓的情況下將解理面暴露于處于等離子體態(tài)的第一處理氣體中一段時間之后，引入含有氬氣和氧氣的第二處理氣體，并當對硅靶施加電壓時，將解理面暴露于處于等離子體態(tài)的第二處理氣體中。
文檔編號H01S5/028GK1604412SQ20041008741
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權日2003年9月1日
發(fā)明者山根啟嗣, 上田哲生, 木戶口勛, 河田敏也 申請人:松下電器產業(yè)株式會社