CN101383481B - 氮化物半导体激光元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

对具有氮化物半导体层的衬底解理，以形成谐振器端面，在所述谐振器端面上形成涂覆膜，从而制成氮化物半导体激光棒。将其划分为氮化物半导体激光元件。在谐振器端面形成涂覆膜之前，将谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的等离子体气氛中。当以“a”表示所述暴露之前所述谐振器端面的表面内的氮镓比率，以“b”表示在所述暴露之前自所述谐振器端面的表面起的内部的氮镓比率的平均值，以“d”表示在暴露于所述等离子体气氛之后所述谐振器端面的表面内的氮镓比率，以“e”表示在所述暴露之后自所述谐振器端面的表面起的内部的氮镓比率的平均值时，将由g＝(b·d)/(a·e)表示的值“g”设为满足g≥0.8的值。

Description

氮化物半导体激光元件及其制造方法

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。

此外，在暴露于氩等离子体气氛和没有暴露于氩等离子体气氛的两个样本的老化之后，COD水平都较老化之前的COD水平有所下降。然而，暴露于氩等离子体气氛的样本具有比未暴露于氩等离子体气氛的样本更高的COD水平。换言之，在老化之后颠倒了两个COD水平之间的关系。因此，可以说，通过暴露于氩等离子体气氛抑制了由老化引起的COD水平的劣化，从而提高了可靠性。

这一点的原因被认为如下。在未暴露于氩等离子体气氛的氮化物半导体激光元件中，存在一种由谐振器端面内的诸如自然氧化膜等的杂质导致的能够在谐振器端面和涂覆膜之间的界面处引起非光发射复合的界面状态。因此，老化过程中的发热导致了谐振器端面的劣化。相反，在暴露于氩等离子体气氛的氮化物半导体激光元件中，与没有氩等离子体气氛的情况相比，减少了在谐振器端面和涂覆膜之间的界面处的非光发射复合。因此，在老化过程中仅生成很少的热量，从而降低了谐振器端面中的劣化，因而COD水平只有很少的劣化。

换言之，虽然暴露于氩等离子体气氛具有降低COD水平劣化的优点，但是其也具有降低初始COD水平的缺点。在需要高功率氮化物半导体激光元件时，初始COD水平的降低可能是一个严重的问题。例如，就具有图11所示的特性的半导体激光元件而言，暴露于氩等离子体气氛的半导体激光元件难以实现处于200mW的初始COD水平以上的高功率。

虽然如上所述暴露于氩等离子体气氛可能对谐振器端面造成一些损害，但是，到目前为止还没有对损害的细节或具体内容的研究。因此，本发明人对其进行了研究，并发现暴露于氩等离子体气氛引起了由氮化物半导体构成的谐振器端面内的含氮量的降低。在下文中将对其细节予以说明。

就氮化物半导体激光元件而言，在谐振器端面上从表面向内部进行溅射蚀刻，与此同时，采用AES(俄歇电子能谱)法测量镓和氮之间的原子数量比率。在GaN暴露于表面的区域内实施所述测量。图12示出了没有暴露于氩等离子体气氛的样本和暴露于氩等离子体气氛的样本的测量结果。纵轴对应于氮原子数量与镓原子数量的比率，横轴对应于溅射蚀刻的时间长度。在本说明书的下文当中，每次对氮镓比率的表述都是指原子数量的比率。这里，一分钟的溅射蚀刻对应于大约3nm的深度。从图12中可以理解，暴露于氩等离子体气氛引起了氮化物半导体激光元件顶面的氮镓比率的降低(在图12的横轴的零点处)。

此外，就另一氮化物半导体激光元件而言，在谐振器端面上从表面向内部进行溅射蚀刻，与此同时，采用AES法测量镓和氮之间的原子数量比率。图13示出了没有暴露于氩等离子体气氛的样本和暴露于氩等离子体气氛的样本的测量结果。横轴对应于自谐振器端面的表面起的深度，而纵轴对应于氮镓比率。从图13也可以理解，暴露于氩等离子体气氛引起了氮化物半导体激光元件的顶面处氮镓比率的降低。

如上所述，在暴露于氩等离子体气氛的氮化物半导体激光元件的表面上，氮镓比率降低了，其原因被认为在于由受激氩离子的冲击导致的具有高蒸气压的氮的去除。此外，这一原因还可能包括暴露于氩等离子体气氛引起了氮从谐振器端面的表面被去除并减少，从而使谐振器端面变成了所存在的镓超过氮的状态。由于使氮镓比率以1∶1作为均衡的化学计量比显著失衡，因此，非光发射中心增加，其导致了引起端面迅速劣化的热值的增大。为了这一原因，去除氮的状态取决于暴露于氩等离子体气氛的时间长度、微波功率、处理温度等。

如图11所示，暴露于氩等离子体气氛的样本具有比未暴露于氩等离子体气氛的样本低的初始COD水平。这一点被认为是由下述原因导致的：氮从谐振器端面的被去除导致了非光发射中心的增多以及非光发射复合的机率的增大，从而使热值增大。

此外，在JP-A-2002-335053提出的半导体激光器的制造方法中，在形成涂覆膜之前，对半导体激光棒进行加热，从而蒸发并去除附着于末端表面上的湿气。通常采用将半导体激光棒加热至高于室温的温度的这种工艺蒸发湿气或改善涂覆膜的质量。然而，就氮化物半导体激光器而言，发现这种加热工艺导致了氮从谐振器端面被去除，从而降低了COD水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造氮化物半导体激光元件的方法，其中，可以去除形成于谐振器端面上的诸如自然氧化膜的杂质，以提高可靠性，并且，可以降低对所述谐振器端面的附带损害，即减少从所述谐振器端面上去除氮，以提高初始COD水平。

根据本发明的制造氮化物半导体激光元件的方法包括：在衬底上形成氮化物半导体层的氮化物半导体层形成步骤；以及解理在其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底，从而形成两个相互平行的谐振器端面的解理步骤。所述方法还包括将所述谐振器端面暴露于由氮气或惰性气体和氮气的混合气体生成的第一等离子体气氛当中的第一暴露步骤。在第一暴露步骤中，当以“a”表示在暴露于第一等离子体气氛之前所述谐振器端面的表面内的氮镓比率，以“b”表示在所述暴露之前自所述谐振器端面的表面起的内部的氮镓比率的平均值，以“d”表示在暴露于所述第一等离子体气氛之后所述谐振器端面的表面内的氮镓比率，以“e”表示在所述暴露之后自所述谐振器端面的表面起的内部的氮镓比率的平均值时，将由g＝(b·d)/(a·e)表示的值“g”设为满足g≥0.8的值。

此外，根据本发明的制造氮化物半导体激光元件的方法还包括处于所述解理步骤和所述第一暴露步骤之间的将所述谐振器端面暴露于由惰性气体生成的第二等离子体气氛的第二暴露步骤。

此外，根据本发明的制造氮化物半导体激光元件的方法还包括：在所述第一暴露步骤之后，形成防止谐振器端面受到光学损伤的端面涂覆膜。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，端面涂覆膜由Al、Ti、Si、Y、Nb、Ta或Zr的氧化物构成。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，端面涂覆膜由Al或Si的氮化物构成。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，两个谐振器端面二者均具有由相同材料构成的端面涂覆膜。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，端面涂覆膜是通过电子回旋共振溅射法或高频溅射法形成的。此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，第一暴露步骤中的衬底温度处于150-500℃的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，第一暴露步骤中的衬底温度处于200-400℃的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，第二暴露步骤中的衬底温度处于150-500℃的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，第二暴露步骤中的衬底温度处于200-400℃的范围内。

此外，根据本发明的氮化物半导体激光元件是通过上述方法制造的。

此外，根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法包括：在衬底上形成氮化物半导体层的氮化物半导体层形成步骤；解理在其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底，从而形成两个相互平行的谐振器端面的解理步骤；以及在所述谐振器端面上形成涂覆膜的涂覆膜形成步骤。所述方法还包括处于所述解理步骤和所述涂覆膜形成步骤之间的将所述谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的第一等离子体气氛当中的第一暴露步骤。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在从第一暴露步骤到完成涂覆膜形成步骤的时间内未将谐振器端面暴露于空气当中。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，由仅含有氮的气体生成第一等离子体气氛。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，由含有氮和氩的气体生成第一等离子体气氛。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第一暴露步骤中，未在谐振器端面上形成含有构成所述涂覆膜元素的的膜。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第一暴露步骤中，将其上形成了氮化物半导体层的衬底加热至处于100-500℃范围内的温度。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第一暴露步骤中，将谐振器端面暴露于第一等离子体气氛中的时间长度处于30秒到20分钟的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，通过电子回旋共振生成第一等离子体气氛。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第一暴露步骤中，电子回旋共振的微波功率处于200-800瓦的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，所述涂覆膜的至少其中之一是由Al、Ti、Si、Y、Nb、Ta、Zr、Hf或Zn的氧化物、Al或Si的氮化物或者Al或Si的氮氧化物构成的。

此外，根据本发明的制造氮化物半导体激光元件的方法还包括处于所述解理步骤和所述第一暴露步骤之间的将所述谐振器端面暴露于由惰性气体或者惰性气体和氮气的混合气体生成的第二等离子体气氛的第二暴露步骤。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，第二暴露步骤中的惰性气体为氩。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第二暴露步骤中，将其上形成了氮化物半导体层的衬底加热至处于100-500℃范围内的温度。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第二暴露步骤中，将谐振器端面暴露于第二等离子体气氛中的时间长度处于30秒到20分钟的范围内。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，通过电子回旋共振生成第二等离子体气氛。

此外，在根据本发明的氮化物半导体激光元件的制造方法中，在第二暴露步骤中，电子回旋共振的微波功率处于200-800瓦的范围内。

附图说明

图1是沿平行于腔体长度的方向观察的，根据本发明第一实施例的氮化物半导体激光棒的横截面。

图2是从垂直于腔体长度的方向观察的，根据第一实施例的氮化物半导体激光棒的侧视图。

图3示出了ECR溅射装置的一般结构。

图4示出了根据第一实施例的氮化物半导体激光装置的一般结构。

图5是显示在老化之前和之后，根据第一实施例的氮化物半导体激光元件的COD水平的曲线图。

图6是显示在老化之前和之后，根据第一实施例的另一氮化物半导体激光元件的COD水平的曲线图。

图7是显示氮镓比率与从根据第一实施例的氮化物半导体激光元件的谐振器端面的表面到其内部的深度之间的关系的曲线图。

图8是显示氮气与氩气的分压比与谐振器端面内的氮的相对量之间的关系的曲线图。

图9是显示在老化之后，谐振器端面内氮的相对量与COD水平之间的关系的曲线图。

图10是显示当其暴露于等离子体气氛时氮化物半导体激光棒的温度与老化后的COD水平之间的关系的曲线图。

图11是显示在老化之前和老化之后常规氮化物半导体激光元件的COD水平的曲线图。

图12是显示常规氮化物半导体激光元件的溅射面内的氮镓比率和溅射时间之间的关系的曲线图。

图13是显示氮镓比率与从常规氮化物半导体激光元件的谐振器端面的表面到其内部的深度之间的关系的曲线图。

具体实施方式

第一实施例

在下文中将参照附图描述本发明的第一实施例。图1是从平行于腔体长度的方向观察的根据第一实施例的氮化物半导体激光棒的前视图，图2是从垂直于腔体长度的方向观察的所述氮化物半导体激光棒的侧视图，图3示出了ECR溅射装置的一般结构，图4示出了氮化物半导体激光装置的一般结构。

如图1所示，氮化物半导体激光棒10包括：n型GaN衬底11，在所述n型GaN衬底11上从衬底11一侧按顺序形成n-AlGaInN缓冲层21、n-AlGaInN覆层22、n-AlGaInN引导层23、AlGaInN多量子阱有源层24、p-AlGaInN引导层25、p-AlGaInN覆层26和p-AlGaInN接触层27。适当调整每一层内混合晶体的比率，尽管其与本发明没有实质性的联系。注意，有源层24可以含有大约0.01-10％的诸如As或P的V族元素。

至少在p-AlGaInN引导层25、p-AlGaInN覆层26和p-AlGaInN接触层27的一部分内形成沿谐振器方向延伸的带状脊12。所述带的宽度处于大约1.2-2.4μm的范围内，其典型值为大约1.5μm。

形成与p-AlGaInN接触层27接触的p电极32，在除脊12的部分以外的p电极32之下形成绝缘体膜31。以这种方式，使氮化物半导体激光棒10具有了所谓的脊带(ridge stripe)结构。此外，在氮化物半导体激光棒10的后侧形成n电极33。

氮化物半导体激光棒10是通过以金刚石笔切割法或断裂法使包括形成于衬底上的上述层和电极的氮化物半导体晶片解理而得到的。通过这种解理获得的表面就是图2所示的彼此平行的谐振器端面13和14。

此外，如图2所示，在位于出光侧的谐振器端面13上形成具有大约5％反射率的低反射涂覆膜34，在光反射侧的谐振器端面14上形成具有大约95％反射率的高反射涂覆膜37。低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37防止谐振器端面13和14氧化，控制反射率，防止谐振器端面13和14受到光学损伤。

接下来，将在下文中说明低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37的形成，及其预处理。

首先，将说明用于形成低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37的装置。采用具有真空机构的装置，例如如图3所示的ECR(电子回旋共振)溅射装置50，形成这些涂覆膜，所述装置能够实现持续暴露于等离子体气氛，并且在不暴露于空气当中的情况下形成涂覆膜。

参考图3，将说明ECR溅射装置50的结构。ECR溅射装置50具有膜形成炉60和等离子体生成室70两个主要部分。膜形成炉60配有进气口61、靶62、加热器63、样本台64、遮挡板65和排气口66。样本台64支撑附着于支架(未示出)上的氮化物半导体激光棒10，其取向使得在谐振器端面13或谐振器端面14上形成涂覆膜。排气口66配有真空泵(未示出)，从而通过排气口66将膜形成炉60内的气体排出。靶62与RF(射频)电源67电连接。此外，等离子体生成室70配有进气口71、微波入口72、微波引入窗73和电磁线圈74。在通过微波引入窗73从微波入口72引入微波时，在从进气口71引入的气体中产生等离子体。

在形成低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37之前，膜形成炉60的内部被氧化。实施这一炉内氧化的原因如下所述。

采用ECR溅射装置50形成涂覆膜通常是这样实现的：溅射由诸如铝或硅的金属靶材料构成的靶62，并使所述材料在放置于样本台64上的氮化物半导体激光棒的表面上与处于等离子体状态的氧和氮反应，从而形成所述靶材料的氧化物和氮化物的膜。此外，在形成涂覆膜之前，还要将谐振器端面暴露于等离子体气氛，以去除自然氧化膜等。

在这种情况下，既未氧化也未氮化的处于金属状态的靶材料附着于除了氮化物半导体激光棒10的表面附近之外的膜形成炉60的内部。此外，靶62的表面也以靶材料的金属状态暴露。在膜形成炉60的内部处于此种状态的同时，使谐振器端面暴露于等离子体气氛当中。于是，对附着于膜形成炉60的内壁和靶62上的处于金属状态的靶材料进行溅射，使之附着于包括谐振器端面的氮化物半导体激光棒10的表面上。

在形成低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37之后，从RF电源67向靶62施加RF电压，以溅射靶62。但是，在将谐振器端面暴露于等离子体气氛时，不施加RF电压。不过靶62仍然受到了溅射，因为在未施加RF电压的情况下，等离子体的生成总能在靶62中产生大约几伏特的低电压。尽管靶62内的自生成电位大约为几伏特，但是与施加RF电压的情况相比靶62只受到了少量溅射。而且，在某些情况下，附着于膜形成炉60的内壁的处于金属状态的靶材料也受到了溅射。

如果仅由氩气产生将谐振器端面暴露于其中的等离子体气氛，那么对靶62的诸如铝或硅的靶材料进行溅射，从而在谐振器端面13和14上形成处于金属状态的靶材料的膜。当处于金属状态的铝或硅吸收了来自氮化物半导体激光元件的振荡波长范围的光后，将受到加热，从而引起COD损坏(breakdown)，所述氮化物半导体激光元件是通过分割氮化物半导体激光棒10得到的。因此，如果其存在于谐振器端面13和14内，将导致COD水平的显著降低。

此外，如果由氩气和氮气的混合气体生成了等离子体，将形成由具有微少光吸收的靶材料的氮化物构成的而不是由金属构成的膜。氮化物膜具有强应力，因此，如果其形成于谐振器端面13和14上，将对氮化物半导体激光元件的特性造成不利影响。具体而言，由于在没有施加RE电压的情况下自然形成的膜不具有良好的质量，因此，其不适于作为涂覆膜。

可以通过预先氧化膜形成炉60的内壁和靶62的表面，防止在暴露于等离子体气氛时靶62的这种溅射。如果靶62的表面被氧化，那么自生成电压将变低，从而使受到溅射的材料的量变小。此外，如果靶材料为铝，那么氧化铝Al₂O₃具有非常低的溅射率，即与处于金属状态的铝相比，其几乎不被溅射。即使其被溅射，也不能导致COD水平的降低，因为，附着于氮化物半导体激光棒10的不是金属而是不会引起光吸收的氧化物。

作为氧化炉内壁的方法，有两种如下所述的方法。在其中的一种方法中，在膜形成炉60内部产生仅由氧气产生的等离子体。从而使膜形成炉60的内壁和靶62的表面氧化。

在另一种方法中，从进气口61向膜形成炉60内提供氩气和氧气的混合气体，所述混合气体中含有的氧气的比率使得靶62以氧化物状态被溅射，之后，向靶62施加RF电压。于是，从靶62靶材料以氧化物状态被溅射，不仅氮化物半导体激光棒10的表面，连膜形成炉60的整个内壁都被靶材料的氧化物而不是靶材料的金属覆盖。可以通过在向靶62施加具有恒定功率的RF电压的同时，逐渐提高氧气的流量，并监测靶62的表面上的电势而得知氧气的这一比率。当氧气的流量以及氧气的比率增大时，所检测到的电势在某一流量下迅速降低。这表明靶62的氧化变得比通过氩对靶62的溅射更快，并且靶材料的表面得到了充分的氧化。因此，如果在施加RF电压的同时，氧气的供应比这一流量更快，那么将从靶62以氧化物状态溅射靶材料，使得靶62和膜形成炉60的内壁覆盖有靶材料的氧化物。

注意，必须在将氮化物半导体激光棒10放入膜形成炉60之前，或者在将氮化物半导体激光棒10放入膜形成炉60之后，在封闭遮挡板65的状态下，实施这一工艺。

接下来，为了从放置在膜形成炉60内的样本台64上的氮化物半导体激光棒10的谐振器端面13和14上去除自然氧化膜、湿气或污染物，将包括谐振器端面13和14的氮化物半导体激光棒10的表面暴露于等离子体气氛。这一条件如下面的表1所示。虽然在本实施例中，仅由氮气或由含有氮气的混合气体产生等离子体气氛，以减少氮的去除，但是，在对比实例1中还示出了仅由氩气生成等离子体气氛的情况。

[表1]

	实例1	实例2	对比实例1
				等离子体气氛	仅氮气	氮气和氩气的混合物	仅氩气
氩流量[sccm]	0	20	40
				氮流量[sccm]	20	5.5	0
微波功率[W]	500	500	500
				炉背压[Pa]	4.8×10<sup>-2</sup>	8.3×10<sup>-2</sup>	1.4×10<sup>-1</sup>
工艺时间[min]	5	5	5
				工艺温度	室温	室温	室温

在表1所示的条件下，通过进气口61和进气口71向ECR溅射装置50内提供气体，并施加使等离子体产生的微波。之后，在恰位于放置在膜形成炉60内的氮化物半导体激光棒10之下的遮挡板65开启时，将所述氮化物半导体激光棒10的谐振器端面13和谐振器端面14暴露于等离子体气氛，从而去除自然氧化膜。在这种情况下，将连接至靶62的RF电源67的功率设置为0瓦。

接下来，分别在谐振器端面13和14上形成低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37。在该实施例中，在光出口侧的谐振器端面13上形成作为低反射涂覆膜34的由Al₂O₃构成的膜。首先，以40sccm的流量向ECR溅射装置50提供氩气，以6-7sccm的流量向其内提供氧气。之后，施加生成等离子体的微波，向由铝构成的靶62施加RF电压。之后，等离子体状态的氩受到靶62的吸引，并撞击靶62，使得铝被散射并与处于等离子体状态的氧结合。如果遮挡板65在这种状态下开启，那么将在氮化物半导体激光棒10的谐振器端面13上形成由Al₂O₃构成的低反射涂覆膜34。在这种情况下，将膜形成炉60的内部压力设置为大约1×10^-1Pa，将微波功率设置为500瓦，将RF电源67设置为500瓦。

将遮挡板65开启的时间长度设置为某个值，使得低反射涂覆膜34变成对应于预期反射率的厚度。可以按照下述说明计算这一时间长度。首先，预先在伪体(dummy)上形成与低反射涂覆膜34具有相同材料的膜，并由该膜的反射率计算该膜的厚度。之后，根据膜的厚度和由遮挡板65开启的时间长度导出的膜形成速度计算所述时间长度。通常对位于光出口侧上的涂覆膜的厚度进行调整，使得所述涂覆膜具有低反射率。在该实施例中，将Al₂O₃的厚度设置为80nm，使得反射率变为5％。如果在形成低反射涂覆膜34的过程中提供了监测膜厚度的系统，那么可以根据来自所述监测系统的信号控制遮挡板65的开启和关闭。

接下来，在光反射侧的谐振器端面14上形成高反射涂覆膜37。在该实施例中，高反射涂覆膜37包括从谐振器端面14一侧按这一顺序形成的保护层35和反射层36。反射层36通常由具有不同折射率的材料交替形成的多个层构成，以获得大约95％的高反射率。这里，保护层35由Al₂O₃构成，反射层36由从谐振器端面14一侧按顺序形成的如下九个层构成：SiO₂、TiO₂、SiO₂、TiO₂、SiO₂、TiO₂、SiO₂、TiO₂和SiO₂。

在形成低反射涂覆膜34之后，在不从膜形成炉60内取出的情况下，翻转氮化物半导体激光棒10。之后，使谐振器端面14指向遮挡板65一侧，并暴露于由包括氮气的气体产生的等离子体气氛中，其所处的工序与在光出口侧的谐振器端面13上形成低反射涂覆膜34的情况相同。于是，形成了保护层35和反射层36的层。将高反射涂覆膜37的每一层的厚度设置为使整个反射率变为预期反射率的值。这里，将保护层35的厚度设置为对反射层36的反射率几乎不起影响的6nm，将反射层36的层厚度从谐振器端面14一侧按顺序设置为70nm、45nm、70nm、45nm、70nm、45nm、70nm、45nm和140nm。注意，如果一旦在翻转时将氮化物半导体激光棒10从膜形成炉60中取出，也没有什么问题。

将如上所述在其上成功地形成了低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37的氮化物半导体激光棒10分割成氮化物半导体激光元件。如图4所示，在由AlN、SiC等构成的子基座42上安装氮化物半导体激光元件49，将每一子基座42安装在芯柱41上。最后，通过导线44将氮化物半导体激光元件49连接至引脚43，引脚43设置于其上安装了子基座42的芯柱41的面上，采用帽46以密闭的方式将其密封，从而完成了氮化物半导体激光装置40。在与其上安装了子基座42的面相反的芯柱41的面上设置两个引线引脚45。此外，帽46设有玻璃窗47，由氮化物半导体激光元件49发射的激光束能够通过所述玻璃窗47射出。

如上所述制造三个氮化物半导体激光装置40的样本。第一样本是采用表1中的第一实例的仅由氮气产生使谐振器端面暴露于其中的等离子体气氛而制造的。第二样本是采用实例2的氩气和氮气的混合物制造的，第三样本是采用对比实例1的仅氮气制造的。之后，在初始状态下和200小时的老化之后，测量三个样本的COD水平。图5和表2中示出了结果。图5示出了在平面中标绘的这些样本的COD水平，在所述平面中，横轴对应于老化时间，纵轴对应于COD水平。在环境温度为70℃、APC驱动为60mW的功率的条件下实施老化。在脉冲测量具有50ns的宽度和50％的占空比的条件下，在室温下测量COD水平。

[表2]

	实例1	实例2	对比实例1
				等离子体气氛	仅氮气	氮气和氩气的混合物	仅氩气

初始值[mW]	700	600	200
				200小时之后	600	500	120

由这一结果可以理解，在初始状态下和在老化之后，实例1和实例2都取得了比对比实例1高的COD水平。这一原因被认为在于：由于在用于产生将实例1和实例2的样本暴露于其中的等离子体气氛的气体中含有氮，因此，减少了氮从谐振器端面13和14的去除。此外，将实例1与实例2比较，在初始状态下和在老化之后，实例1都取得了比实例2高的COD水平。这一原因被认为在于：由于在等离子体中还含有氩，从而对实例2中的谐振器端面13和14造成了损害。在实例1中，等离子体气氛仅含有氮，不含有氩，因而，其不对谐振器端面13和14造成损害。因此，减少了氮的去除，从而获得了较对比实例1和实例2而言的高COD水平。

此外，由于在老化之后保持了高COD水平，建议通过与暴露于仅由氩气产生的等离子体气氛相同的方式暴露于由含有氮气的气体产生的等离子体气氛，由此从谐振器端面13和14去除自然氧化膜、湿气、污染物等。

根据上述结果，通过AES测量测量了暴露于满足上述三个条件的等离子体气氛的谐振器端面13和14中的氮的量，以确认暴露于由含有氮的气体生成的等离子体气氛减少了氮从谐振器端面13和14的去除。结果如表3所示。这里，氮的量表示在刚刚解理之后谐振器端面13和14中每单位面积内的氮含量为100％时的值。

[表3]

	实例1	实例2	对比实例1
				等离子体气氛	仅氮气	氮气和氩气的混合物	仅氩气
谐振器端面内氮的量	96％	90％	77％

对比实例1中氮的量为最小值，实例1中为最大值。因此，可以确认，在氮化物半导体激光元件的谐振器端面13和14内的氮的量与COD水平之间存在关联，其中前者越大，后者越高。此外，从本发明人的研究发现，等离子体状态的氮易于附着于谐振器端面13和14，但是仅通过暴露于其中的方式，分子状态的氮气不会附着于谐振器端面13和14，因此，其不能防止COD水平的降低。

接下来，在初始状态和200小时的老化之后，测量另一氮化物半导体激光装置40的COD水平。利用另一氮化物半导体激光元件49制造氮化物半导体激光装置40，所述氮化物半导体激光元件49的谐振器端面暴露于在表4所示的条件下生成的等离子体气氛。在实例3中，仅由氮气生成等离子体气氛。在对比实例2中，仅由氩气生成等离子体气氛。

[表4]

	实例3	对比实例2
			等离子体气氛	仅氮气	仅氩气
氩流量[sccm]	0	40
			氮流量[sccm]	20	0
微波功率[W]	500	500
			炉背压[Pa]	0.5×10<sup>-2</sup>	1.4×10<sup>-1</sup>
工艺时间[min]	5	5
			工艺温度	室温	室温

老化条件为环境温度70℃、功率60mW和APC驱动。COD测量条件为50ns、占空比50％、室温和脉冲测量。图6和表5中示出了结果。图6是在平面内标绘的曲线图，在所述平面内，横轴对应于老化时间，纵轴对应于COD水平。

[表5]

	实例3	对比实例2
			等离子体气氛	仅氮气	仅氩气
初始值[mW]	600	200
			200小时之后	500	150

从这一结果，可以理解，在由氮气生成用于暴露的等离子体气氛的情况下，COD水平几乎是由氩气生成等离子体气氛的情况的三倍。

在进行AES(俄歇电子能谱)测量的过程中，从谐振器端面向内部蚀刻这两个氮化物半导体激光元件49，以测量氮的量。图7示出了结果。图7是在平面内标绘的曲线图，其中，横轴(X轴)对应于自谐振器端面起的深度，纵轴(Y轴)对应于氮镓比率(原子数量比)。在图7中，X＝0的部分是由GaN构成的谐振器端面13与低反射涂覆膜34之间的界面。例如，X＝2nm的部分表示自这一界面起向内2nm处，并且标示出了这里的氮镓比率。

接下来，将说明在本说明书中计算氮化物半导体激光元件的谐振器端面的表面内的氮的相对量的方法。

1)在未经暴露的氮化物半导体激光元件的谐振器端面上进行AES测量。

1-1)确定谐振器端面的表面内的氮镓比率(a)。

1-2)在自谐振器端面的表面起2-4.5nm的深度范围内计算氮镓比率的平均值(b)。

1-3)计算通过以1-1中获得的值(a)除以1-2中获得的值(b)而获得的值(c＝a/b)。

2)在经暴露的氮化物半导体激光元件的谐振器端面上进行AES测量。

2-1)确定谐振器端面内的氮镓比率(d)。

2-2)在自谐振器端面的表面起2-4.5nm的深度范围内计算氮镓比率的平均值(e)。

2-3)计算通过将2-1中获得的值(d)除以2-2中获得的值(e)而获得的值(f＝d/e)。

3)计算通过将2-3中获得的值(f)除以1-3中获得的值(c)而获得的值(g＝f/c)。在本说明书中，将以这种方式获得的值(g)定义为谐振器端面内的氮的相对量。

从这一定义可以理解，谐振器端面的表面内的氮的相对量是以未暴露于等离子体气氛的面内的氮镓比率为基础的。因此，如果已经完成了氮化物半导体激光元件的暴露，并且无法得到未经暴露的氮化物半导体激光元件，那么可以通过划片(scribe)解理经过暴露的氮化物半导体激光元件，以形成新的端面，可以测量所述新的端面内的氮镓比率作为基准。通过这种方法，将在该面内测得的作为基准的结果与经过暴露的面内的测量结果比较。因此，即使没有未经暴露的样本，也可以测量谐振器端面内的氮的相对量。

基于上述计算方法，确定图7所示的样本的谐振器端面表面内的氮的相对量。首先，采用图13所示的未暴露于氩等离子体气氛的样本的结果作为基准。在图13所示的未暴露于氩等离子体气氛的样本内，谐振器端面的表  面(图13中X＝0)内的氮镓比率(a)为1.185，自所述表面起2-4.5nm的深度范围内的氮镓比率的平均值(b)为1.011。因此，c＝a/b＝1.185/1.011≈1.172。

对图7所示的对比实例2的样本实施类似的计算。谐振器端面的表面内的氮镓比率(d)为0.908，自所述表面起2-4.5nm的深度范围内的氮镓比率的平均值(e)为1.055。因此，f＝d/e＝0.908/1.055≈0.861。因此，对比实例2的样本的谐振器端面内的氮的相对量(g)如下：g＝f/c＝0.861/1.172≈0.73＝73％。

此外，就实例3的样本而言，谐振器端面的表面内的氮镓比率(d)为1.222，自谐振器端面的表面起2-4.5nm的深度范围内的氮镓比率的平均值(e)为1.062。因此，f＝d/e＝1.222/1.062≈1.150。因此，实例3的谐振器端面内的氮的相对量(g)如下：g＝f/c＝1.150/1.172≈0.98＝98％。

这样，在对比实例2的暴露于仅由氩气生成的等离子体气氛的样本中，与暴露之前相比，谐振器端面内氮的相对量降至了73％。另一方面，在实例3的暴露于仅由氮气生成的等离子体气氛的样本中，氮的相对量为98％，其接近暴露之前的同一值。因此，如果仅由氮气生成暴露所需的等离子体气氛，那么能够在不减少氮化物半导体激光元件的谐振器端面内的氮的情况下去除自然氧化物等。此外，在暴露于等离子体气氛之后，能够通过保持谐振器端面内的氮的相对量实现高初始COD水平以及由老化引起的COD降低速率的减小。

接下来，在使用于生成暴露所需的等离子体气氛的气体中所包含的氮气与氩气的分压比率在0-100％的范围内改变的同时，制造氮化物半导体激光元件的样本。之后，基于AES测量计算每一样本的谐振器端面内的氮的相对量。图8示出了结果。图8是在平面内标绘的曲线图，在所述平面中，横轴对应于氮气与氩气的分压比，纵轴对应于谐振器端面内的氮的相对量。从图8可以理解，在用于生成暴露所需的等离子体气氛的气体中的氮气和氩气的分压比与谐振器端面内氮的相对量之间存在关联。如果前者增大，后者也增大。因此，能够通过控制所述气体中含有的氮气与氩气之间的分压比控制谐振器端面内的氮的相对量。

类似地，在使用于生成暴露所需的等离子体气氛的气体中所包含的氮气与氩气的分压比在0-100％的范围内改变的同时，制造在谐振器端面内具有不同的氮的相对量的氮化物半导体激光元件的样本。之后，在环境温度70℃、功率60mW和APC驱动的条件下对所述样本实施200小时的老化试验。图9示出了结果。在图9中，横轴对应于谐振器端面内的氮的相对量，纵轴对应于老化之后的COD水平。由图9可以理解，在谐振器端面内的氮的相对量与老化之后的COD水平之间存在关联；如果前者增大，后者也增大。因此，为了实现高COD水平和低劣化比率，必须在暴露之后保持谐振器端面内氮的高相对量。此外，可以理解，如果谐振器端面内的氮的相对量变得小于80％，那么老化之后的COD水平将显著降低。出于这一原因，希望谐振器端面内的氮的相对量为80％或更高。

在本发明的实施例中，在将谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的等离子体气氛时，氮化物半导体激光棒10可以处于室温下或被加热。如果其被加热，可以提高氮向谐振器端面淀积的效率。此外，还能够提高自然氧化膜等的去除效率。在ECR溅射装置50中，通过加热器63将氮化物半导体激光棒10加热至200℃，并将其暴露于仅由氮气生成的等离子体气氛中。就采用由这一氮化物半导体激光棒10制成的氮化物半导体激光元件49的氮化物半导体激光装置40而言，在200小时的老化之前和之后测量COD水平。图10示出了结果。在图10中，横轴对应于暴露于等离子体气氛的温度，纵轴对应于COD水平。图10还示出了老化之后，在相同条件下暴露于室温下的仅由氮气生成的等离子体气氛的氮化物半导体激光装置的COD水平的测量结果。老化条件如下。环境温度为70℃，APC驱动中的功率为60mW。COD水平的测量条件为室温下的宽度为50ns，占空比为50％的脉冲测量。从图10可以理解，当在加热状态下实施向仅含有氮气的等离子体气氛的暴露时，COD水平得到了进一步提高。

接下来，通过AES测量方法测量在暴露于等离子体气氛时的氮化物半导体激光棒10的温度与谐振器端面13和14的氮的量之间的关系。结果如表6所示。这一氮的量表示在刚刚解理之后谐振器端面13和14中每单位面积内的氮含量为100％时的值。

[表6]

元件温度	室温	200℃
			等离子体气氛	仅氮气	仅氮气
谐振器端面内氮的量	96％	99％

从表6可以理解，在对氮化物半导体激光棒10加热的状态下实施向仅含有氮气的等离子体气氛的暴露时，能够更为有效地降低氮从谐振器端面13和14的去除。这一加热温度优选处于100-500℃的范围内，更优选处于150-500℃的范围内。此外，200-400℃的范围优选得多。这是因为，如果温度高于500℃，那么电极部分等可能被击穿(broken down)，使得在向氮化物半导体激光元件49提供电力时，电压可能升高。

此外，在本发明的实施例中，有可能在特殊暴露室(chamber for exposure)内使谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的等离子体气氛中。作为ECR溅射装置，可以采用一种配有特殊暴露室(未示出)的装置，所述特殊暴露室布置在图3所示的等离子体生成室70和膜形成炉60之间。在这一ECR溅射装置中，将特殊暴露室连接至处于高真空状态下的膜形成炉，从而在高真空状态下，在特殊暴露室和膜形成炉之间移动氮化物半导体激光棒10，而不会将其暴露于外部环境中。这一特殊暴露室不具有靶，但是配有作为等离子源的RF等离子体源。此外，膜形成炉配有连接至RF电源的靶。由于以这种方式配置所述ECR溅射装置，因此不必在膜形成炉之内实施氧化。

在具有上述结构的ECR溅射装置中，在特殊暴露室中，使氮化物半导体激光棒10的谐振器端面13和14暴露于仅含有氮气的等离子体气氛，之后，将氮化物半导体激光棒10转移至处于高真空状态下的膜形成炉内。在膜形成炉内，在谐振器端面13和14上形成具有50nm厚度的Ta₂O₅膜。采用由这一氮化物半导体激光棒10获得的氮化物半导体激光元件49制造氮化物半导体激光装置40，并实施与上述测试相同的测试。因而，就谐振器端面的氮的量和COD水平而言，获得了类似的结果，其中，所获得的特性优于暴露于仅含有氩气的等离子体气氛的情况。

在该实施例中，用于生成等离子体的微波功率优选处于200-800瓦的范围内。如果功率低于200瓦，氮就不能附着在谐振器端面13和14上，并且不能充分去除自然氧化膜、湿气、污染物等。如果功率高于800瓦，即使在仅由氮气生成的等离子体中，也会从谐振器端面13和14去除氮。这一原因被认为在于：包含在等离子体中的氮离子引起了对谐振器端面13和14的损害。

此外，暴露于等离子体气氛的时间长度优选处于30秒到20分钟的范围内。如果所述时间长度短于30秒，将不能从谐振器端面13和14充分去除自然氧化膜、湿气、污染物等。如果所述时间长度长于20分钟，即使用于生成等离子体的微波功率处于200-800瓦的范围内，也会从谐振器端面13和14去除氮，从而导致不希望得到的结果。

此外，如果采用含有氮气的混合气体作为生成将谐振器端面暴露于其中的等离子体气氛的气体，那么有可能采用除氩以外的惰性气体(例如氦、氖、氪或氙)或者采用两种或更多种惰性气体的混合气体。注意，本说明书中的惰性气体是指氦、氖、氩、氪和氙。

第二实施例

接下来，将详细描述本发明第二实施例。第二实施例与第一实施例类似，除了要分两阶段将谐振器端面暴露于等离子体气氛之外。

在该实施例中，分两阶段将谐振器端面暴露于等离子体气氛当中。在第一阶段将谐振器端面暴露于仅由氩气生成的等离子体气氛当中，在第二阶段将其暴露于仅由氮气生成的等离子体气氛当中。表7示出了该情况下条件的实例。

[表7]

	第一阶段	第二阶段
			等离子体气氛	仅氩气	仅氮气
氩流量[sccm]	40	0
			氮流量[sccm]	0	40
微波功率[W]	300	700
			炉背压[Pa]	1.4×10<sup>-1</sup>	1×10<sup>-1</sup>
处理时间[min]	1	10
			处理温度	室温	室温

根据这一实施例，在第一阶段内从氮化物半导体激光棒10的谐振器端面13和14去除自然氧化膜等，并且也去除了氮。在第二阶段内，曾被由其上去除了氮的谐振器端面13和14再次吸收了氮。因此，主要利用氮气保持谐振器端面13和14内的氮的量，而不是利用其去除自然氧化膜等。暴露于表7所示条件下的等离子体气氛的谐振器端面13和14的表面内的氮的相对量为98％，其接近暴露之前的同一值。

此外，表8示出了本实施例中使谐振器端面暴露于等离子体气氛所处的暴露条件的另一实例。这里，将暴露于等离子体气氛时氮化物半导体激光棒的温度设为300℃。

[表8]

	第一阶段	第二阶段
			等离子体气氛	仅氩气	仅氮气
氩流量[sccm]	20	0
			氮流量[sccm]	0	40
微波功率[W]	300	700
			炉背压[Pa]	1.1×10<sup>-1</sup>	7.3×10<sup>-2</sup>

	第一阶段	第二阶段
			处理时间[min]	10	10
处理温度	300	300

至于暴露于处于表8所示的条件下的等离子体气氛的氮化物半导体激光棒10，测量谐振器端面13和14内的氮的量，结果为98％，其接近暴露前的同一值。这一氮的量表示在刚刚解理之后谐振器端面13和14中每单位面积内的氮含量为100％时的值。

在上述的两种条件的每一种之下，在氮化物半导体激光元件的谐振器端面内获得与第一实施例类似的关于氮的量和COD水平的结果。

在该实施例中，第一阶段内的微波功率优选处于200-800瓦的范围内。如果该功率低于200瓦，将不能从谐振器端面13和14充分去除自然氧化膜、湿气、污染物等。如果功率高于800瓦，那么将从谐振器端面13和14大量去除氮，使得即使在第二阶段内将其暴露于仅含有氮气的等离子体气氛中也不能恢复氮的数量。

第一阶段内暴露于等离子体气氛的时间长度优选处于30秒到20分钟的范围内。如果所述时间长度短于30秒，将不能从谐振器端面13和14充分去除自然氧化膜、湿气、污染物等。如果时间长度长于20分钟，那么将从谐振器端面13和14充分去除氮，使得即使在第二阶段内将其暴露于仅含有氮气的等离子体气氛中也不能恢复氮的数量。

当在第一阶段内将氮化物半导体激光棒10暴露于等离子体气氛时，可以使氮化物半导体激光棒10处于室温或对其加热。然而，如果氮化物半导体激光棒10的温度变为500℃或更高，那么电极部分等可能被击穿，使得在向氮化物半导体激光元件49提供电力时，电压可能升高，从而导致不希望得到的结果。

第二阶段内的微波功率优选处于200-800瓦的范围内。如果功率低于200瓦，就难以在能够恢复第一阶段内被降低的谐振器端面13和14内的氮的量的程度上补偿氮。如果功率高于800瓦，即使在仅由氮气生成的等离子体气氛中，也会从谐振器端面13和14去除氮。这一原因被认为可能在于由等离子体气氛中的氮离子造成的损害。

此外，第二阶段内暴露于等离子体的时间长度优选处于30秒到20分钟的范围内。如果时间长度短于30秒，就难以在能够恢复第一阶段内被降低的谐振器端面13和14内的氮的数量的程度上补偿氮。如果时间长度长于20分钟，即使在仅由氮气生成的等离子体气氛中，也会从谐振器端面13和14去除氮。

此外，当在第二阶段内将氮化物半导体激光棒暴露于等离子体气氛时，可以使氮化物半导体激光棒处于室温或对其加热。即使不对氮化物半导体激光棒加热，也能够获得关于抑制从谐振器端面13和14去除氮的本发明的效果。如果对氮化物半导体激光棒加热，加热温度优选处于100-500℃的范围内，更优选处于200-400℃的范围内。如果加热温度高于500℃，那么电极部分等可能被击穿，使得在向氮化物半导体激光元件49提供电力时，电压可能升高。

在该实施例中，当在第一阶段内将谐振器端面暴露于等离子体气氛时，可以采用氩以外的惰性气体作为生成等离子体气氛的气体，而不是唯独采用氩气。或者，可以采用惰性气体和氮气的混合气体。

此外，在本实施例中，可以分三个或更多阶段将谐振器端面暴露于等离子体气氛当中，而不限于两个阶段，只要用于最后阶段暴露的等离子体气氛是由含有氮气的气体生成的。在每一阶段中，除了上述气体以外，可以采用惰性气体和氮气的混合气体实现等离子体气氛。此外，所述惰性气体可以含有两种或更多种的惰性气体。

注意，在第一和第二实施例中，至少应当针对出光侧的谐振器端面13实施在形成涂覆膜以前将谐振器端面暴露于由含有氮气的气体产生的等离子体，以获得所述效果。这是因为，光反射侧的谐振器端面14内的光密度低于光出口侧的谐振器端面13内的光密度，因而光反射侧的谐振器端面14内的热生成量较低，其导致COD损坏的可能性很小。然而，由于在光反射侧的谐振器端面14内存在COD损坏的可能性。因此，最好也暴露光反射侧上的谐振器端面14。

此外，在本发明中，重要的是：在暴露于由含有氮气的气体生成的等离子体气氛之后，在不暴露于空气中的情况下在谐振器端面上形成涂覆膜。因此，如果在暴露于由含有氮气的气体生成的等离子体气氛之后，在不暴露于空气中的情况下，形成了覆盖整个谐振器端面的涂覆膜，那么，此后暴露氮化物半导体激光元件就不存在问题。因此，也可能额外形成另一涂覆膜。于是，有可能形成由多种材料构成的多层涂覆膜，从而提高设计氮化物半导体激光元件的灵活性。因此，可以在形成保护层35之后，在暴露于空气中的情况下，在另一装置中形成高反射涂覆膜37的反射层36。

此外，作为低反射涂覆膜34和高反射涂覆膜37的材料，有可能采用Al、Ti、Si、Y、Nb、Ta、Zr、Hf或Zn的氧化物、Al或Si的氮化物、Al或Si的氮氧化物(oxide nitride)或者Mg或Ca的氟化物。

此外，在第一或第二实施例中，可以采用EB(电子束)蒸镀器而不是ECR溅射装置形成涂覆膜。如果EB蒸镀器配有等离子体生成装置，那么不在炉内实施氧化也不存在问题。就EB蒸镀器而言，可以将等离子体气体生成部分(generation plot)与靶彼此隔开。因此，不会存在等离子体气体引起靶被溅射并且有材料附着于样本上的可能性。

此外，有可能采用RF(射频)溅射装置而不是ECR溅射装置。如果采用RF等离子体方法制作处于等离子体状态的氮气，将生成很多处于原子状态的氮，所述氮容易附着于谐振器端面。因此，能够有效防止氮的去除。RF等离子体法采用了13.56MHz的高频来生成处于等离子体状态的气体，其不像ECR等离子体法那样采用由磁场导致的回旋运动(cyclotron movement)。除了这一点之外，形成涂覆膜的方法与ECR等离子体法的类似。

此外，谐振器端面13和14不限于通过解理形成，其可以是通过诸如RIE(反应离子蚀刻)法或ICP(电感耦合等离子体)法的气相蚀刻或者采用KOH(氢氧化钾)溶液等的湿法蚀刻形成的蚀刻镜面(etched mirror)。由于在实施蚀刻时观察到了氮的去除，因此，也可以将本发明应用于蚀刻镜面而没有任何问题。

Claims (18)

1.一种制造氮化物半导体激光元件的方法，所述方法包括：

在衬底上形成氮化物半导体层的氮化物半导体层形成步骤；

解理在其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底，从而形成两个相互平行的谐振器端面的解理步骤；以及

在所述谐振器端面上形成涂覆膜的涂覆膜形成步骤，其中

所述方法还包括：

在所述涂覆膜形成步骤之前，将所述谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的第一等离子体气氛当中的第一暴露步骤；以及

在所述第一暴露步骤之前，氧化靶的氧化步骤，所述靶是形成所述涂覆膜的材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化步骤和所述第一暴露步骤在相同的膜形成炉中执行，并且在所述氧化步骤中，所述靶在所述膜形成炉内部被氧化。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧化步骤包括在所述膜形成炉内部产生由氧气生成的第二等离子体气氛。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧化步骤包括在所述膜形成炉内部生成第二等离子体气氛，所述第二等离子体气氛由含有氧气和氩气的混合气体生成，并且通过所述氧化步骤，在所述膜形成炉内部产生形成所述靶的元素的氧化物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在自第一暴露步骤到完成涂覆膜形成步骤的时间段内，未将所述谐振器端面暴露于空气当中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一等离子体气氛由仅含有氮的气体生成。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一等离子体气氛由含有氮和氩的气体生成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一暴露步骤中，将其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底加热至处于100-500℃的范围内的温度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一暴露步骤中，将所述谐振器端面暴露于所述第一等离子体气氛中的时间长度处于30秒到20分钟的范围内。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过电子回旋共振生成所述第一等离子体气氛。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一暴露步骤中，所述电子回旋共振的微波功率处于200-800瓦的范围内。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆膜的至少其中之一由Al、Ti、Si、Y、Nb、Ta、Zr、Hf或Zn的氧化物、Al或Si的氮化物或者Al或Si的氮氧化物构成。

13.一种制造氮化物半导体激光元件的方法，所述方法包括：

在衬底上形成氮化物半导体层的氮化物半导体层形成步骤；

解理在其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底，从而形成两个相互平行的谐振器端面的解理步骤；以及

在所述谐振器端面上形成涂覆膜的涂覆膜形成步骤，其中

所述方法还包括：

在所述涂覆膜形成步骤之前，将所述谐振器端面暴露于由含有氮气的气体生成的第一等离子体气氛当中的第一暴露步骤；以及

在所述第一暴露步骤之前，将所述谐振器端面暴露于由惰性气体或惰性气体和氮气的混合气体生成的第三等离子体气氛当中的第二暴露步骤；以及

在所述第二暴露步骤之前，氧化靶的氧化步骤，所述靶是形成所述涂覆膜的材料。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二暴露步骤中的所述惰性气体为氩。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述第二暴露步骤中，将其上形成了所述氮化物半导体层的所述衬底加热至处于100-500℃的范围内的温度。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述第二暴露步骤中，将所述谐振器端面暴露于所述第三等离子体气氛中的时间长度处于30秒到20分钟的范围内。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，通过电子回旋共振生成所述第三等离子体气氛。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述第二暴露步骤中，所述电子回旋共振的微波功率处于200-800瓦的范围内。

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