CN101316026A - 氮化物半导体激光器芯片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在一种具有抑制氮化物半导体层上的台阶生成的结构的氮化物半导体激光器芯片中，衬底以(1－100)面为主表面，谐振器端面垂直于主表面，而且，在形成谐振器端面的解理表面中，至少在条带形波导的一边，形成刻入部分，作为朝向氮化物半导体层的表面开口的刻入区域。

Description

氮化物半导体激光器芯片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种氮化物半导体激光器芯片及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种氮化物半导体激光器芯片，具有层叠在具有特定平面晶向的氮化物半导体衬底上的氮化物半导体层，以及一种制造上述氮化物半导体激光器芯片的方法。
背景技术
氮化物半导体是V族元素N(氮)和III族元素(比如Al(铝)、Ga(镓)和In(铟))的化合物。由于氮化物的能带结构和化学稳定性，氮化物半导体作为用于发光器件和功率器件的半导体材料已经受到广泛关注，并已经被尝试于许多应用中。特别是，将能够发出紫外到可见光的氮化物激光器芯片用作光学信息记录设备、照明设备、显示设备和传感器等的光源。
在氮化物半导体激光器芯片中，通常采用氮化物半导体衬底，也就是其材料类型与将要层叠在其表面上的氮化物半导体层相同的衬底。这将有助于提高层叠氮化物半导体层的质量，从而提高半导体激光器芯片的性能。为了便于制造，通常采用具有纤锌矿结构且以(0001)面为其主平面的晶体作为这种衬底。当在这种衬底上形成氮化物半导体层的晶体时，它将类似地以(0001)面作为其主平面来生长。
对于这种具有以(0001)面为主平面而层叠的氮化物半导体(也就是，将氮化物半导体沿[0001]方向(沿C轴方向)层叠)的半导体激光器芯片，存在以下问题：由于量子阱有源层中的内部电场的影响所引起的Stark效应，将导致电子空穴复合概率下降。作为缓解这个问题的芯片结构，人们也研究过具有沿垂直于C轴的方向形成的叠层结构的氮化物半导体激光器芯片(参见JP-A-H8-213692和JP-A-H10-51029)。
对于这种沿与C轴垂直的方向层叠的氮化物半导体激光器芯片，可以预期的是，由于Stark效应影响的减小和量子阱平面内晶体对称性的增加，将导致增益的增加，而且可以抑制倾向于沿C轴方向生成的穿透性位错，可以预期的是，沿层叠方向的生长将提高结晶度，从而降低阈值电流密度。所有这些都将导致具有极佳可靠性的高性能芯片。
在用来表示晶面或晶向的表达式中，晶体学中通常约定在指数的绝对值上加一水平横线来表示负指数。但是，在本发明中，由于不能采用这种表示方法，将采用在指数的绝对值前加一负号“-”来表示负指数的方法，作为代替。
然而，不利的是，即使是如上所述的、层叠在以(1-100)面作为主平面的氮化物半导体衬底上的氮化物半导体激光器芯片，也不能提供令人满意的性能：当这种芯片用于CW(连续波)激射(连续激射)，而达到较高输出时，样品(实际制造的单个芯片)中的一部分在达到满意的光输出前失效。
而且，对于这种现有的氮化物半导体激光器芯片，失效样品的比例随着驱动时间的增加而增加。根据其驱动条件，甚至可能出现大部分制成的氮化物半导体激光器芯片样品都不能提供令人满意的可靠性的情况。这表明层叠在以(1-100)面为主平面的氮化物半导体衬底上的氮化物半导体激光器芯片，由于它本身的特性而具有现有知识所不能克服的缺陷，特别是极低的样品生产优良率和实际长时间使用中的突然失效。
因此，本发明的发明人在寻找原因的过程中，通过大量研究发现以下事实：在谐振器(腔)端面处，在有源层中，平行于氮化物半导体层产生的台阶(不平整)导致了较差的平坦度；进一步，这个台阶破坏了附近的晶体，并导致了周围覆盖薄膜的不良附着，从而造成端面的不良保护，产生了破坏激光谐振器端面的不良电阻。
发明内容
考虑到上述现有技术所存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种能够抑制氮化物半导体层上的台阶(不平整)生成的氮化物半导体激光器芯片。本发明的另一个目的是提供一种制造能够抑制氮化物半导体层上的台阶生成的氮化物半导体的方法，从而提高其产量和可靠性。
为了达到以上目的，根据本发明的一个方面，提供一种氮化物半导体激光器芯片，具有：氮化物半导体衬底；多个氮化物半导体层，层叠在所述氮化物半导体衬底的表面上，并包括有源层；形成在所述氮化物半导体层上的条带形波导；和谐振器(腔)端面，由被解理的氮化物半导体层与所述氮化物半导体衬底共同形成。这里，所述氮化物半导体衬底的主平面是(1-100)面，并且所述谐振器端面与所述主平面垂直。此外，在形成所述谐振器端面的解理表面中，至少在所述条带形波导的一边，形成刻入部分，作为朝向所述氮化物半导体层的表面开口的刻入区域。
采用这种结构，能够通过刻入部分重置在解理过程中在谐振器端面形成的台阶。这将阻止条带形波导上的台阶形成。
在上述的氮化物半导体激光器芯片中，优选的是，所述刻入部分的底面达到位于比所述有源层更靠近所述氮化物半导体衬底的氮化物半导体层。
优选地，所述刻入部分被形成为距所述条带形波导的距离大于等于2μm但小于等于200μm。
优选地，在所述刻入部分的表面上形成保护膜。
优选地，沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，仅在所述氮化物半导体激光器芯片的、包括所述解理表面的一部分中，形成所述刻入部分，而并未使其从一端完全延伸至另一端。
可选地，沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，从一端到另一端形成所述刻入部分，与所述条带形波导平行。
作为所述条带形波导，可以形成多个条带形波导。
根据本发明的另一方面，一种制造氮化物半导体激光器芯片的方法可以包括：将包括有源层在内的多个氮化物半导体层层叠在以(1-100)表面作为晶体生长主表面的氮化物半导体衬底上；在所述氮化物半导体层上形成条带形波导；在所述氮化物半导体层中形成刻入部分，作为朝向所述氮化物半导体层的表面开口的刻入区域；在晶片的、形成有所述条带形波导和所述刻入部分的一部分上，形成作为解理起始点的凹槽；和沿所述凹槽，向所述晶片施加外力，以形成与所述主表面垂直的解理表面。这里，在所述条带形波导的一边的解理表面切割位置处，形成所述刻入部分。
在这种制造氮化物半导体激光器芯片的方法中，优选的是，所述刻入部分的底面达到位于比所述有源层更靠近所述氮化物半导体衬底的氮化物半导体层。
优选地，所述刻入部分被形成为距所述条带形波导的距离大于等于2μm但小于等于200μm。
优选地，沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，仅在所述氮化物半导体激光器芯片的、包括所述解理表面的一部分中，形成所述刻入部分，而并未使其从一端完全延伸至另一端。
可选地，沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，从一端到另一端形成所述刻入部分，与所述条带形波导平行。
根据本发明，提供刻入部分能够以所述刻入部分重置在解理过程中在谐振器端面上形成的台阶。这样，可以在刻入部分重置台阶，其接近谐振器端面上形成的台阶的起始位置，从而可以阻止在产生激光发射的条带形波导处的台阶形成。采用这种方法，可以避免激光发射部分处对端面的破坏，从而可以制造出即使经过长时间驱动仍然具有满意的可靠性的氮化物半导体激光器芯片。
而且，根据本发明，可以预期的是，Stark效应影响的减小和量子阱平面中晶体对称性的增加将导致增益的增加，并且可以抑制倾向于沿C轴方向生成的穿透性位错，可以预期的是，沿层叠方向的生长可以提高结晶度，由此降低阈值电流密度。因此，可以得到具有极佳稳定性的高性能芯片。
附图说明
图1是示出了根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的结构轮廓的正视图；
图2是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片截面图；
图3是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片截面图；
图4是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片俯视图；
图5是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片截面图；
图6是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片俯视图；
图7是用来表示根据本发明的氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的激光器条(laser bar)俯视图；
图8是作为对照例的氮化物半导体激光器芯片的解理表面的放大示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明的实施例作详细说明。图1是示出了氮化物半导体激光器芯片的结构轮廓的正视图。图2，3和5是用来表示氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片截面图。图4和6是用来表示氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的晶片俯视图。图7是用于表示氮化物半导体激光器芯片的制造步骤的激光器条俯视图。图8是作为对照例的氮化物半导体激光器芯片的解理表面的放大示意图。
通过外延生长形成各个层：在以(1-100)面(也叫作m-面)为晶体生长主平面的n型GaN衬底101的表面，通过例如MOCVD(金属有机化学气相沉积)等晶体生长技术，外延生长氮化物半导体，以形成各个氮化物半导体层。
具体地，如图2所示，在n型GaN衬底101的主平面上，按以下描述的顺序层叠以下各层：厚度为0.1到10μm(比如4μm)的n型GaN下接触层102；厚度为0.5到3.0μm(比如2.0μm)的n型AlGaN下包层103(其中铝含量约为0到0.3，比如，0.02)；厚度为0到0.3μm(比如，0.1μm)的n型GaN下波导层104；具有由交替层叠的Inx1Ga1-x1N量子阱层和Inx2Ga1-x2N势垒层(其中x1＞x2≥0)构成的多量子阱层结构的有源层105；厚度为0.01到0.1μm(比如0.03μm)的GaN中间层120；厚度为0.01到0.1μm(比如0.03μm)的p型AlGaN蒸发阻挡层106(其中铝含量约为0.05到0.4，例如0.2)；厚度为0到0.2μm(比如，0.01μm)的GaN上波导层107；厚度为0.3到2μm(比如，0.5μm)的p型GaN上包层108(其中铝含量约为0到0.3，例如，0.02)；和p型GaN上接触层109。
代替AlGaN，下包层103和上包层108也可以由任何具有合适的光学特性的材料形成，比如GaN和AlGaN超晶格结构、GaN和InAlN超晶格结构、或具有不同成分的多层AlGaN层的组合。在激射波长为430nm或更短的情况下，出于光约束的考虑，优选的是，平均Al含量约为0.02或更多；然而，如果阱层更厚，或者波导层和势垒层由具有高折射率的InGaN形成，则可以代替地采用GaN。另一方面，在激射波长为430nm或更长的情况下，可以代替地采用GaN或AlGaN。
代替上述GaN，下波导层104、上波导层107和GaN中间层120还可以由InGaN或AlGaN形成，或者如果设计不需要，也可以省略这些层。通过适当地设置量子阱层和势垒层的组成成分、以及量子阱层和势垒层交替层叠的结构，将有源层105设计为发射波长约为405nm的光。
除AlGaN以外，蒸发阻挡层106还可以由任何组分构成，或者可以掺杂有As、P等，只要其能够在有源层105生长后并直至上包层108生长时止防止有源层105的退化。根据有源层105和上包层108形成的条件，可以省略蒸发阻挡层106。代替GaN，上接触层109可以由InGaN、GaInNAs、GaInP或类似的材料形成。
脊状条带的形成：通过上述在n型GaN衬底101上外延生长不同的氮化物半导体，可以得到具有如图2所示的氮化物半导体层的层叠结构的晶片。接下来，以Pd、Ni或类似元素作为主要成分，通过真空沉积或类似技术在这个晶片的整个表面上形成第一p-电极112a。具体地，p-电极112a形成在作为图2中的最顶层的上接触层109的整个表面上。
然后，通过光刻技术，在p-电极112a的表面上，形成宽度为0.5到30μm(例如，1.5μm)的条带形抗蚀剂层。这个条带形图案对应于半导体激光器的波导，并且在晶片上形成大量相互平行的这种条带。接下来，通过离子刻蚀或湿法刻蚀，p-电极112a中除了位于条带形抗蚀剂层下面的部分以外的其余部分均被去除。p电极112a也可以与稍后形成的焊盘电极1 12b同时形成。在这种情况下，在具有如图2所示的氮化物半导体层的层叠结构的晶片表面上，直接形成抗蚀剂层，之后进行下面将要描述的工艺。
然后，通过采用SiCl4或Cl2气的反应等离子体干法刻蚀，在没有形成抗蚀剂层的区域中，上接触层109和上包层108被去除掉至少为其深度的一半，以形成脊型条带110。这里，优选的是，刻蚀停止于从蒸发阻挡层106的顶表面沿层厚度方向向上包层108前进约0.05到0.3μm的位置处(在图3和其他附图中，为了方便，将刻蚀显示为停止在上波导层107和上包层108之间的交界处)。
这样使脊形条带110在横向上形成有效折射率的差异，从而使其能够用作折射率波导。与其他区域相比，刻蚀使位于抗蚀剂层下的上接触层109和上包层108部分被抬升，上接触层109和上包层108的抬升部分形成脊形条带110。
在其上以预定间隔形成有脊形条带110的晶片上，在所述晶片的整个表面上，形成厚度为0.1μm到0.5μm(例如，0.3μm)的SiO2层，作为掩埋脊形条带110的掩埋层111。这里，在由SiO2构成的掩埋层111上，可以额外形成一层或多层以增强与焊盘电极112b之间的结合，稍后将进行描述。这(些)用来增强与焊盘电极112b之间结合的层由诸如TiO2、ZrO2、HfO2、或Ta2O5的氧化物，或者诸如TiN、TaN、或WN的氮化物，或者诸如Ti、Zr、Hf、Ta、或Mo的金属形成。
接下来，以溶液溶解形成在脊形条带110上的抗蚀剂层，并通过超声波清洁或其他类似技术去除，形成在抗蚀剂层上表面上的掩埋层111也与抗蚀剂层一同被去除。通过这个过程，由于掩埋层111存在于没有形成脊形条带110的区域，脊形条带110上表面上的p-电极112a的表面被暴露出来。在未形成p-电极112a的情况，当抗蚀剂层被溶解时，脊形条带110上表面上的上接触层109的表面被暴露出来。
焊盘电极的形成：通过上述刻蚀和掩埋层111形成，晶片具有埋在掩埋层111中的脊形条带110。接下来，通过光刻技术，形成用于确定焊盘电极112b图形的抗蚀剂层，稍后，焊盘电极112b将形成为p-电极。这里形成的抗蚀剂层(未示出)被构图为具有矩阵式阵列的开口，每个开口的位置和大小被设计为能够在其中心充分地显示出脊形条带110。具体地，在脊形条带110延伸的方向上和与之垂直的方向上，抗蚀剂层都具有这种不连续形成的开口。
于是，在其上形成有抗蚀剂层的晶片的表面上，通过真空沉积或其他类似技术，顺序形成Mo/Au或W/Au或其他类似层，从而形成为p-电极的焊盘电极112b(参见图3和图4)与形成在脊形条带110表面上的p-电极112a的大部分相接触。在脊形条带110形成之前未形成p-电极112a的情况下，在形成焊盘电极112b的过程中，代替地形成Ni/Au或Pd/Mo/Au层，作为从外部馈入电力的p-电极。
接下来，抗蚀剂层被溶液溶解，并通过超声波清洁或类似技术去除，形成在抗蚀剂层上表面上的金属薄膜与抗蚀剂层一起被去除。这样，焊盘电极112b被形成为具有与抗蚀剂层中的开口相同的形状。考虑到引线键合区域等因素，抗蚀剂层中的开口可以具有需要的形状。
如果焊盘电极112b被形成为达到用于将晶片切割为独立氮化物半导体激光器芯片10的切割表面(参见图1)，或者接近于在后续工艺中形成的刻入部分115(稍后描述)，则将存在电流泄漏和电极剥落的风险。为了避免这些不便，按上述方式对焊盘电极112b进行构图。代替移除，也可以通过选择性电镀，对焊盘电极112b进行构图。甚至可以采用刻蚀来构图，在这种情况下，首先，在晶片的整个表面上真空沉积作为p-电极材料的金属膜，然后，通过光刻技术，以抗蚀剂层保护将被留下用作焊盘电极112b的金属膜部分，然后，以基于王水的刻蚀剂，对金属膜进行构图，以形成焊盘电极112b。
在脊形条带的一边形成刻入部分：如上所述形成焊盘电极112b后，下一步，将形成用于防止氮化物半导体激光器芯片10的解理表面上的有源层附近的台阶(不平整)生成的刻入部分(参见图1)。首先，通过光刻技术，在未形成焊盘电极112b的区域中，形成具有开口的抗蚀剂层(未示出)，在脊形条带110的每一边各有一个开口。通过这样形成的抗蚀剂层，采用干法刻蚀，这些开口中的氮化物半导体层被刻蚀。这里，首先，通过干法刻蚀或湿法刻蚀去除掩埋层111，接下来，通过干法刻蚀来刻蚀掩埋层111下面的氮化物半导体层，这样，在开口处，形成刻入部分115(参见图5和6)。
然后，在通过抗蚀剂层开口处这样刻蚀得到的晶片的表面上，采用溅射或CVD(化学气相沉积)技术，形成厚度约为0.15μm的SiO2层。然后，从形成有SiO2膜的晶片上，以溶液溶解抗蚀剂层，并随后以超声波清洁或类似技术去除，形成在抗蚀剂层上表面上的SiO2膜随着抗蚀剂层也被去除。这样，在开口处的刻入部分中，形成SiO2保护层116(如图5的截面图所示)。保护层116用于保护刻入部分115中的刻蚀底面和侧面，这些是在抗蚀剂层开口处被刻蚀的部分。
n侧电极的形成：如上所述形成刻入部分115后，对其中形成有刻入部分115的晶片的底表面进行研磨和抛光，直到晶片的厚度为60到150μm(比如，100μm)。然后，在晶片的底表面(研磨并抛光的表面)上，通过真空沉积或类似技术，顺序形成Hf/Al或Ti/Al层，这样就形成了n-电极113a。之后，为了确保n-电极113a具有需要的欧姆特性，将进行热处理。然后，为了在安装时便于氮化物半导体激光器芯片的安装(参见图1)，通过气相沉积Au或类似的金属膜以覆盖n-电极113a，来形成金属化电极113b。
镜面的形成：在晶片的底表面上形成n-电极113a和金属化电极113b后，沿着切割线部分地形成划线(直线划痕)117，然后晶片被沿着大体上垂直于脊形条带110的方向，解理成多个宽度为300到2000μm(例如，800μm)的条，这个宽度就是谐振器(腔)的宽度。
典型地，划线117形成于晶片的一个边沿，但是它也可以沿切割线形成在多个位置，以使解理成条的过程精确地沿切割线进行。在每种情况中，解理开始于划线117，并向一个方向延伸(如图7中的箭头所示)，最终解理成条。解理表面形成了谐振器端面。晶片的厚度被调整到足够小以允许精确的解理。划线117使用金刚石点划或激光划切来形成。
选择具有纤锌矿结构的氮化物半导体的所有解理表面中、垂直于层叠表面的那个解理表面作为条之间的切割表面。在采用以(1-100)面作为主平面的衬底的情况下，解理表面的一个选择是(0001)面。这样，解理线被选择为沿着晶片的[11-20]方向前进，波导也相应地精确对齐。解理表面的另一个可替代的选择是(11-20)面。然而，与(1-100)面相比，选择这个面更容易导致偏离切割线，因此需要更严格的工艺控制。在这种情况下，将选择沿晶片[0001]方向的切割表面。在一些情况下，选择(11-26)面也能实现解理。
然后，在由多个彼此连续的氮化物半导体激光器芯片10构成的每个条的相对侧的谐振器端面上，形成涂覆膜(参见图1)。前侧和后侧涂覆膜被设计为具有需要的反射率的结构。例如，在后侧谐振器端面，形成由两层或更多叠层构成的高反射膜(未示出)；在前侧谐振器端面，形成由一层或更多叠层构成的低反射膜(未示出)，比如涂覆膜中包含5％的氧化铝。这允许在从所述条切割得到的每个氮化物半导体激光器芯片内激励的激光可以经过前侧谐振器端面出射。
切割成独立的激光器芯片：然后，在谐振器端面形成有反射膜的条形物被切割成宽度约为200到300μm的独立芯片，这样就得到了图1所示的氮化物半导体激光器芯片10。这里，选择不影响脊形条带110的切割位置进行切割，例如，使脊形条带110位于氮化物半导体激光器芯片10的中央。
然后，将这样切割得到的氮化物半导体激光器芯片10安装在基座上，将外部的导线电连接在作为p-电极的焊盘电极112b和作为n-电极的金属化电极113b上。然后，以放置在基座上的帽部密封安装在基座上的氮化物半导体激光器芯片10，由此将其封装为半导体激光器件。
性能测定：对如上制造的氮化物半导体激光器芯片10的测定表明其在CW(连续波)激射下能够产生大约600mW的光输出。进一步增大驱动电流将导致器件失效，因此不能获得更高的光输出。对失效进行仔细检查表明晶体在波导的光出射侧端面被损毁，机械地破坏了谐振器端面。因此，芯片被评价为具有大约600mW的COD(灾变性光学损伤)。
作为对照例，采用与上述相同方式制造氮化物半导体激光器10，区别仅在于未形成刻入部分。对照例的芯片被测定为具有约150mW的COD，明显差于根据本发明的氮化物半导体激光器芯片10。
分析：在SEM(扫描电子显微镜)下，仔细检查对照例的已解理的条的解理表面300。观察表明，在靠近有源层的位置处，产生了一个约0.1μm或更小的平行于叠层表面的极小的台阶(不平整)(参见图8)。这样一个台阶对激光发射的影响很小，只有通过非常仔细的分析才能检测到；因此，并没有被广泛地了解到它存在于采用以(1-100)面作为主平面的衬底并解理形成的激光器芯片中。相反，采用根据本发明的解理后的条，在波导附近的解理表面几乎看不到这种台阶，因此解理表面是平坦的。
因此，本发明抑制了以下现象：在其结构为在(1-100)平面上层叠氮化物半导体的半导体激光器芯片中，在垂直于(1-100)面的表面进行解理将产生台阶。
通常，在氮化物半导体激光器芯片中，有源层由具有小能隙和相对大晶格常数的组合的材料(比如，InGaN)形成，与有源层连续的波导层和包层由具有大能隙和相对小的晶格常数的组合的材料(例如，GaN或AlGaN)形成。因此，有源层包含由于晶格常数的不同而导致的应变。
而且，可以理解，有源层的材料在机械性能上也不同于波导层和包层的材料。因此，当试图在垂直于(1-100)面的表面整体上解理这样一个叠层结构时，假设当有源层以上和以下的层同时裂开，包含InGaN的有源层将轻微偏离地裂开，随着解理沿一个方向延伸，这个偏离将积累而形成台阶。
然而，在刻入区域中，从表面到有源层以下，刻蚀位于切割表面处的一部分。这样，刻入部分115阻止了冲击波的传输，因此，消除了台阶而使其不再继续发展。因此，除非在解理过程中台阶在刻入部分115和脊状条带110之间发展，这种方法将极大地减小在刻入部分115和脊状条带110之间、有源层105附近、平行于氮化物半导体的台阶301的生成。
当采用这种方法形成刻入部分115后，优选的是，刻入部分115位于离脊状条带110的边缘2μm或更远的位置处。如果刻入部分115位于离脊状条带110的边缘2μm或更近的位置，刻入部分115的结构将影响氮化物半导体激光器芯片10的光学特性。另一方面，刻入部分115位置的过度远离将降低消除台阶使其不再延伸的效果。所以，合适的是，将刻入部分115形成在距离脊形条带110的边缘200μm或更近的地方，以防止在刻入部分115的边缘和脊形条带110之间的晶片表面中的台阶生成。
进一步，优选的是，至少在部分设计切割线处，从有源区的底表面到刻入部分115的底表面的距离小于1μm。过深的刻蚀将在该位置导致从晶片顶端到晶片底端的、跨越整个晶片厚度的、解理表面的偏离。
如图7所示，在脊形条带110的每一边上形成刻入部分115；然而，原则上，只要在解理前进方向的上游设置所述刻入部分就足够了。只要刻入部分115相对于解理过程中冲击波传播的方向位于脊形条带110的前面(只要刻入部分115形成于切割槽和脊形条带110之间)，就能够得到本发明的效果。
然而，在每一边上都形成刻入部分115是方便的，因为这允许在任何一边进行解理。具体地，当在处理中晶片经历切片或类似动作，而难以在进行切片的一边形成划线时，可能会在与设计的一侧相反的一侧形成划线。因此，在每一边都形成刻入部分115有助于提高产量。
当晶片被切割成条后，为了避免不必要的条宽度偏离(激光谐振器的长度偏离)，也可以在晶片的中部形成切割凹槽(多个划线可以形成在一条直线上)。在这种情况下，冲击波将沿切割线以不均匀的方向传播(在晶片的一小部分中，解理可能会沿相反方向发生)。因此，为了确保能够避免有源层105附近的平行台阶301的形成，以提高产量，优选的是，将刻入部分115形成在脊形条带110的每一边。
在上述的实施例中，仅在脊形条带110附近的切割线上形成刻入部分115，以使刻入部分115形成在与氮化物半导体激光器芯片10的四个角相对应的位置上。代替地，可以通过按照上述条件进行刻蚀，在除了靠近脊形条带110以外的整个表面上形成刻入部分115。
具体地，以在谐振器长度方向上、平行于脊形条带110的条带形凹槽的形式形成刻入部分，这样做将不必考虑刻入部分与发生解理所遵循的线(设计的切割线)之间的对齐问题。这对于生产工艺管理是有利的。但是，当以这种方法将刻入部分115形成为条带形时，引线键合的位置通常将远离条带。因此，为了避免在刻入部分处的电流泄漏，焊盘电极需要仔细地形成：在形成焊盘电极112b之前，需要将刻入部分115埋入绝缘薄膜中。
在上述的制造步骤中，刻入部分115是在脊形条带110形成之后形成的。可选地，刻入部分115可以在脊形条带110形成之前形成。在这种情况下，没有必要刻蚀掩埋层111或在刻入部分115中形成保护层116，这将有助于减少制造步骤。此外，如果在刻入部分115几乎没有电流泄漏的风险，就没有必要在刻入部分115中形成保护层116；在相反的情况下，可以将保护层116形成为足够厚以使其完全填充刻入部分115。
根据本发明的氮化物半导体激光器芯片可以应用于各种光源设备中的半导体激光器装置，比如，光学拾取器、液晶显示器、激光显示器、照明设备等。例如，根据本发明的氮化物半导体激光器芯片甚至也可以应用于照明用大面积半导体激光器装置，用来产生几瓦特的极高输出，尽管这种应用在光学性能(比如FFP(远场模式))控制方面限制较为宽松。
具体地，在大面积半导体激光器装置中，其高输出对氮化物半导体激光器芯片的谐振器端面造成较大应变。重要的是，在谐振器端面上不能有台阶形成，与根据本发明的氮化物半导体激光器芯片中的情形相同。相应地，在应用于大面积半导体激光器装置中的氮化物半导体激光器芯片上，通过在脊形条带边缘形成刻入部分以阻止台阶的生成可预期实现更高的可靠性。在大面积半导体激光器装置中，优选的是，氮化物半导体激光器芯片的脊形条带具有5到100μm的宽度。
另外，根据本发明的氮化物半导体激光器芯片不仅可以应用于上述的具有脊形的条带形波导的器件，也可以应用于那些具有其他形状的条带形波导的器件，比如，BH(掩埋异质)型或RiS(选择再生长形成的脊)型。单一氮化物半导体激光器芯片可以具有多个条带形波导。
在上述实施例的附图中，用于形成脊形条带的刻蚀被表示为实施在除了脊形条带以外的整个区域上。然而，如果只是简单地形成脊形波导，则不需要以这种方式在整个区域上进行刻蚀，仅在波导附近进行刻蚀就足够了。例如，可以仅在距离脊形边缘3到30μm的地方进行刻蚀(双沟道结构)。
在采用这种双沟道结构时，在某些情况下，刻入部分可以从半导体层的表面开始刻入。然而，这也能够提供相似的效果。在BH型氮化物半导体激光器芯片中，刻入部分的底表面位于比定义了形成波导的台面的刻蚀底面更接近衬底的位置。而且，在将上述结构中的p-型和n-型互换，且在n-型半导体侧形成波导的情况下，也可以应用根据本发明的氮化物半导体激光器芯片。
根据本发明的氮化物半导体激光器芯片可以应用于用在各种光源设备中的半导体激光器装置中，比如光学拾取器、液晶显示器、激光显示器、照明设备等。

Claims (12)

1、一种氮化物半导体激光器芯片，包括：
氮化物半导体衬底；
多个氮化物半导体层，层叠在所述氮化物半导体衬底的表面上，并包括有源层；
形成在所述氮化物半导体层上的条带形波导；和
谐振器端面，由被解理的氮化物半导体层与所述氮化物半导体衬底共同形成，
其中
所述氮化物半导体衬底的主平面是(1-100)面，
所述谐振器端面与所述主平面垂直，以及
在形成所述谐振器端面的解理表面中，至少在所述条带形波导的一边，形成刻入部分，作为朝向所述氮化物半导体层的表面开口的刻入区域。
2、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中所述刻入部分的底面达到位于比所述有源层更靠近所述氮化物半导体衬底的氮化物半导体层。
3、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中所述刻入部分被形成为距所述条带形波导的距离大于等于2μm但小于等于200μm。
4、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中在所述刻入部分的表面上形成保护膜。
5、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，仅在所述氮化物半导体激光器芯片的、包括所述解理表面的一部分中，形成所述刻入部分，而并未使其从一端完全延伸至另一端。
6、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，从一端到另一端形成所述刻入部分，与所述条带形波导平行。
7、根据权利要求1所述的氮化物半导体激光器芯片，
其中作为所述条带形波导，形成多个条带形波导。
8、一种制造氮化物半导体激光器芯片的方法，包括：
将包括有源层在内的多个氮化物半导体层层叠在以(1-100)表面作为晶体生长主表面的氮化物半导体衬底上；
在所述氮化物半导体层上形成条带形波导；
在所述氮化物半导体层中形成刻入部分，作为朝向所述氮化物半导体层的表面开口的刻入区域；
在晶片的、形成有所述条带形波导和所述刻入部分的一部分上，形成作为解理起始点的凹槽；和
沿所述凹槽，向所述晶片施加外力，以形成与所述主表面垂直的解理表面，
其中在所述条带形波导的一边的解理表面切割位置处，形成所述刻入部分。
9、根据权利要求8所述的制造氮化物半导体激光器芯片的方法，
其中所述刻入部分的底面达到位于比所述有源层更靠近所述氮化物半导体衬底的氮化物半导体层。
10、根据权利要求8所述的制造氮化物半导体激光器芯片的方法，
其中所述刻入部分被形成为距所述条带形波导的距离大于等于2μm但小于等于200μm。
11、根据权利要求8所述的制造氮化物半导体激光器芯片的方法，
其中沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，仅在所述氮化物半导体激光器芯片的、包括所述解理表面的一部分中，形成所述刻入部分，而并未使其从一端完全延伸至另一端。
12、根据权利要求8所述的制造氮化物半导体激光器芯片的方法，
其中沿所述氮化物半导体激光器芯片的谐振器方向，从一端到另一端形成所述刻入部分，与所述条带形波导平行。
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