CN1203597C - 氮基半导体激光器件和其生产方法 - Google Patents

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Abstract

氮基半导体激光器件(10)具有一种依次堆叠放置的第一接触层(14)，第一包覆层(16)，有源层(20)，第二包覆层(24)，第二接触层(26)和第二电极(30)的结构。第二包覆层(24)包括一个下层(24A)和上层(24B)，第一包覆层(14)，有源层(20)和第二包覆层的下层(24A)具有台面结构，第二包覆层的上层(24B)和第二接触层(26)具有脊形结构。在对应于台面结构的顶表面的第二包覆层的下层的一部分上形成绝缘层(40)，绝缘层(40)至少部分覆盖第二包覆层的上层(24B)的对侧面，另外，从绝缘层(40)的顶表面到第二电极(30)的顶表面上形成金属层(42)，金属层(42)具有和台面结构基本相同的宽度。

Description

氮基半导体激光器件和其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种氮基半导体激光器件和其生产方法，更具体地，涉及到一种具有可控制在所需值的工作电压的并且具有优良的横模稳定性的氮基半导体激光器件，和一种用来生产一种具有可控制在所需值的工作电压的并且具有优良的横模稳定性的氮基半导体激光器，其中生产工艺被简化。
背景技术：
具有在蓝宝石衬底上或者GaN衬底上形成GaN基复合半导体层堆垛结构的GaN基半导体激光器件作为一种光发射器件，发射从紫外区到绿光区的短波长区的光，正在吸引大量的注意。
在JP-A-2000-196201中公开的GaN基半导体激光器100的组成将会在后面根据图10被解释，图10显示了传统的折射率导引型GaN基半导体激光器件的横截面示意图。
在JP-A-2000-196201中公开的GaN基半导体激光器100具有一种堆垛结构，其中，在一个由例如具有c表面作为主表面的蓝宝石衬底组成的衬底上，由n型GaN组成的第一接触层14，n型AlGaN组成的第一包覆层16，n型InGaN组成的第一光导层18，具有GaN/InGaN多量子阱结构的有源层20，由AlGaN组成的用来阻止有源层20退化的退化阻止层21，p型AlGaN组成的第二包覆层和p型GaN组成的第二接触层26顺次堆积。许多情况下，在一个低的温度下，在衬底12上生长一层GaN阻层的缓冲层(没有显示)，一层GaN组成的基层(没有显示)侧向长在缓冲层上，并且，然后生长第一接触层14。同样，在许多情况下，既不需要提供第一光导层18和第二光导层22，也不需要提供退化阻止层21。
包覆层24中的较上层24B和第二接触层26具有例如以一种条状形式非定向扩散的脊形结构。而且，第一接触层14的部分，第一包覆层16，第一光导层18，有源层20，退化阻止层21，第二光导层22和第二包覆层24的较低层22A都具有例如一种台面结构，这种结构以一种条状形式并且以与脊形结构扩散方向相同的方向扩散。即，这种结构的GaN基半导体激光器件100满足W’1＞W’2，其中W’1是台面结构的宽，W’2是脊形结构的宽。
脊形结构，台面结构和位于台面结构两边的第一接触层14的部分，包覆一层保护层28，除了形成在脊形结构的最顶表面(即，第二接触层26的顶表面)第二开口部分28A和形成在第一接触层14的部分第一开口部分28B以外，该保护层28是由SiO2组成的。在位于第二开口部分28A底部的第二接触层26上，提供具有Ti/Au多层结构(下层由Ti形成，上层由Au形成)的第二电极30作为欧姆接触电极。在说明多层结构时，“/”前面的材料形成下层，“/”后面的材料形成上层，并且，从此以后，“/”将会用这种方式使用。而且，在位于第一开口部分28B底部的第一接触层14上，提供具有Ti/Al多层结构的第一电极32作为欧姆接触电极。另外，为第二电极30和第一电极32提供第二压焊电极34和第一压焊电极36，第二压焊电极34和第一压焊电极36作为导引电极，分别连接第二电极30和第一电极32。第二压焊电极34从第二电极30延伸到保护层28的顶表面。
在JP-A-2000-196201中公开的上述结构的GaN基半导体激光器件中，第二包覆层24的上层24B和第二接触层26具有脊形结构，于是，限制注入电流的电流通道以减小工作电流，并且通过横向的有效折射率差Δn的途径控制横模。有效折射率差Δn是指沿着图10中A-A线测量获得的有效折射率nEFF1和沿着图10中B-B线测量获得的有效折射率nEFF2之间的差。
在JP-A-2000-196201中公开的上述GaN基半导体激光器件具有以下问题。
第一个问题是该GaN基半导体激光器件100的工作电压高于所需值或者设计值。
第二个问题如下。横模式通过横向的有效折射率差Δn来控制的。但是，很难增加第二包覆层24的上层24B的厚度，并且很难减小第二包覆层24的下层24A的厚度，所以横向的有效折射率差Δn小，于是该横模的稳定性差。当第二包覆层24的上层24B的厚度增加，并且当其下层24A的厚度减小，漏电流可能会流过保护层28和第二包覆层24的下层24A。
第三个问题是根据GaN基外延生长层的堆垛结构形成的工艺复杂并且包括许多步骤，因此难以提高成品率。例如，堆垛结构形成之后，该工艺需要：形成由SiO2组成的刻蚀掩膜，刻蚀第二接触层26，并且进一步刻蚀第二包覆层24的较上的部分以形成脊形结构等步骤；在整个表面上形成ZrO2膜，并且通过除去刻蚀掩膜除去刻蚀掩膜上的ZrO2从而暴露出第二接触层26等步骤；在顶表面脊形结构上再形成由SiO2组成的刻蚀掩膜，刻蚀第二包覆层的下层和位于堆垛结构中该层下面的每一层以形成台面结构，进一步，暴露出第一接触层14，接着除去刻蚀掩膜等步骤；和在暴露出来的第二接触层26上形成第二电极30的步骤。
JP-A-2000-307184公开了另一种生产GaN基半导体激光器件的方法。在上述JP-A-2000-307184中公开的该生产GaN基半导体激光器件的方法的第二实施例中，在GaN基外延生长层的堆垛结构形成之后，首先，刻蚀堆垛结构以形成台面结构。然后，在整个表面形成一层保护层，在保护层上形成一个开口部分，在位于开口部分底部的第二接触层的顶表面形成第二电极，并且随后保护层被除去。然后，利用第二电极作为刻蚀掩膜，刻蚀第二接触层和第二包覆层的部分以形成脊形结构。然后，在整个表面形成一层绝缘层，并且除去第二电极上的绝缘层露出第二电极的顶表面。
在上述JP-A-2000-307184中公开的生产GaN基半导体激光器件的方法中，首先，刻蚀堆垛结构以形成台面结构。在这种情况下，作为与第二电极接触表面的第二接触层的顶表面可能被污染。而且，这里卷入一个问题，即很难在具有脊形结构的第二包覆层的上层的两面都形成厚的绝缘层。
因此，本发明的一个目的就是提供一种氮基的工作在低电压下并具有优秀的横膜稳定性的半导体激光器件，和一种生产一种氮基半导体激光器件的方法，其中，上述的氮基半导体激光器件可以通过一种步骤数量减少的工艺来生产。
发明内容：
本发明者进行了勤奋的研究来克服第一个问题。这些研究涉及以下内容。第二接触层26的顶表面(第二电极的接触表面)被污染，并且，因为这样，第二接触层和第二电极30之间的接触电阻增加了，因此，工作电压增加。已经发现，第二接触层26的顶表面(第二电极的接触表面)的污染是由于形成台面结构的步骤和在暴露第二接触层26和在第二接触层26上形成第二电极30之间的其它关系到第三个问题的步骤的存在引起的。以下问题进一步被发现。第二电极30和第二接触层26容易遭受相互平移，由此，第二接触层26和第二电极30之间的接触面积减小，因此，工作电压增加。而且，已经发现，在传统的半导体激光器件中，横向的有效折射率差Δn小，因此不能有效控制横模，这引起第二个问题。为了克服第三个问题，应该注意到这个事实：通过改进用于形成脊形结构的形成和除去刻蚀掩膜的步骤和用于形成台面结构的形成和除去刻蚀掩膜的步骤，可以减少生产氮基半导体激光器件的步骤的数目。
本发明用于达到以上目的的氮基半导体激光器件包括：
(A)形成在衬底上的第一接触层，
(B)形成在第一接触层上的第一电极，
(C)形成在第一接触层上的第一包覆层，
(D)形成在第一包覆层上的有源层，
(E)形成在有源层上的第二包覆层，
(F)形成在第二包覆层上的第二接触层，和
(G)形成在第二接触层上的第二电极。
第二包覆层包括一个下层和一个上层，
第一接触层，第一包覆层，有源层，第二包覆层和第二接触层，均由氮基复合半导体层组成，
第一包覆层，有源层，和第二包覆层的下层具有台面结构，
第二包覆层的上层和第二接触层具有脊形结构，该脊形结构的宽度小于台面结构，
第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面具有的宽度基本相同，
一层绝缘层形成在第二包覆层的下层部分，该部分对应着台面结构的顶表面，该绝缘层至少部分的覆盖着第二包覆层的上层两侧表面的每一个表面，并且
一层金属层形成在绝缘层的顶表面和第二电极的顶表面，这样金属层从绝缘层的顶表面到第二电极的顶表面都连续，该金属层基本上具有和台面结构相同的宽度。
在本发明的折射率导引型氮基半导体激光器件中，短语“该金属层基本上具有和台面结构相同的宽度”意思是在一个依赖此氮基半导体激光器件生产步骤的加工精度的波动容限内，台面结构的宽度和金属层的宽度彼此相等。而且，短语“第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面具有的宽度基本相同”意思是在一个依赖此氮基半导体激光器件生产步骤的加工精度的波动容限内，第二电极具有和第二接触层相同的宽度。当脊形结构具有倾斜的侧面时，脊形结构的宽度代表脊形结构的最大宽度。即，它指在第二包覆层的上层和下层的界面处的上层的宽度。当把氮基半导体激光器件的激光束传播方向作为x轴，并且当把氮基半导体激光器件的厚度方向(关于衬底表面的一条法线的方向)作为z轴时，台面结构的侧面，脊形结构的侧面或者每一层的侧面意指一个组成外表面和穿过y轴的表面。而且，台面结构的宽度，脊形结构的宽度或者每一层的宽度意指一个沿着Y轴取得的长度。
在本发明的氮基半导体激光器件中，可以采用一种构造，其中一层保护层形成在第一接触层的表面，并且形成在台面结构的侧面和金属层的顶表面，这样，保护层从第一接触层通过台面结构的侧面到金属层的顶表面是连续的；在形成在第一接触层的表面上的保护层的一部分上，形成第一开口部分；第一电极形成在第一接触层上，该接触层在第一开口部分的底部露出；第一压焊电极形成在第一电极上；第二开口形成在第二电极上的金属层上的保护层的一部分内；和第二压焊电极形成在该金属层露出的部分上。
为了达到上述目的，本发明提供的氮基半导体激光器件的生产方法，是一种生产氮基半导体激光器件的方法，该器件包括：
(A)形成在衬底上的第一接触层，
(B)形成在第一接触层上的第一电极，
(C)形成在第一接触层上的第一包覆层，
(D)形成在第一包覆层上的有源层，
(E)形成在有源层上的第二包覆层，
(F)形成在第二包覆层上的第二接触层，和
(G)形成在第二接触层上的第二电极。
第二包覆层包括一个下层和一个上层，
第一接触层，第一包覆层，有源层，第二包覆层和第二接触层，均由氮基复合半导体层组成，
第一包覆层，有源层，和第二包覆层的下层具有台面结构，
第二包覆层的上层和第二接触层具有脊形结构，该脊形结构的宽度小于台面结构，
第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面有的宽度基本相同，
一层绝缘层形成在第二包覆层的下层部分，该部分对应着台面结构的顶表面，该绝缘层至少部分的覆盖着第二包覆层的上层两侧表面的每一个表面，并且
一层金属层形成在绝缘层的顶表面和第二电极的顶表面，这样金属层从绝缘层的顶表面到第二电极的顶表面都连续，该金属层基本上具有和台面结构相同的宽度。
该方法包括步骤：
(a)在衬底上依次淀积第一接触层，第一包覆层，有源层，第二包覆层和第二接触层，并且在第二接触层上，形成第二电极，此第二电极具有基本上和形成的第二接触层相同的宽度，
(b)采用第二电极作为刻蚀掩膜，刻蚀第二接触层，并且进一步在第二包覆层厚度的方向部分地刻蚀第二包覆层，以形成第二接触层和具有脊形结构的第二包覆层的上层，并且形成第二包覆层的下层，该层具有同时暴露在第二包覆层的上层的两侧的顶表面，
(c)在第二包覆层的下层部分形成绝缘层，在此第二包覆层的此部分上第二包覆层的上层没有形成，以便至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面的一部分，并且露出第二电极的顶表面，
(d)在绝缘层和第二电极的顶表面上，形成具有基本上和形成的台面结构相同的宽度的金属层，这样，金属层从绝缘层的表面到第二电极的顶表面连续，并且
(e)利用金属层作为刻蚀掩膜，至少刻蚀绝缘层，第二包覆层的下层，有源层和第一包覆层，以形成台面结构。
在本发明提供的生产折射率导引型氮基半导体激光器件的方法中，短语 “该金属层基本上具有和台面结构相同的宽度”意思是在一个依赖此氮基半导体激光器件生产步骤的加工精度的波动容限内，台面结构的宽度和金属层的宽度彼此相等。而且，短语“第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面有的宽度基本相同”意思是在一个依赖此氮基半导体激光器件生产步骤的加工精度的波动容限内，第二电极具有和第二接触层相同的宽度。当脊形结构具有倾斜的侧面时，脊形结构的宽度代表脊形结构的最大宽度。即，它指在第二包覆层的上层和下层的界面处的上层的宽度。当把氮基半导体激光器件的激光束传播方向作为x轴，并且当把氮基半导体激光器件的厚度方向(关于衬底表面的一条法线的方向)作为z轴时，台面结构的侧面，脊形结构的侧面或者每一层的侧面意指一个组成外表面和穿过y轴的表面。而且，台面结构的宽度，脊形结构的宽度或者每一层的宽度意指一个沿着Y轴取得的长度。
在本发明提供的生产氮基半导体激光器件的方法中，在步骤(e)中，优选的，第一包覆层的刻蚀之后，在第一接触层厚度的方向部分地刻蚀第一接触层。
本发明提供的生产氮基半导体激光器件的方法，可以具有一种构造，其中，在步骤(e)之后，在第一接触层的表面，台面结构的侧面和金属层的顶表面上形成一层保护层，这样，保护层从第一接触层的表面通过台面结构的侧面到金属层的顶表面是连续的，该保护层形成后，进一步的步骤：
①在形成在第一接触层表面的保护层的一部分上，形成第一开口，
②在露出的第一接触层上形成第一电极，
③在第一电极上形成第一压焊电极，
④在第二电极上的金属层上的保护层上形成第二开口部分，和
⑤在此金属层的露出部分形成第二压焊电极。
执行上述步骤①到⑤的顺序包括以下顺序。
①→②→③→④→⑤
①→②→④→⑤→③
④→⑤→①→②→③
用作保护层的材料包括SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5，ZrO2，ZnO，SiON，HfO2，Sc2O3，Y2O3和MgO。
在本发明的氮基半导体激光器件或者其生产方法中，只要绝缘层形成在第二包覆层的下层部分，在此部分上第二包覆层的上层没有形成，以便绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面的一部分，任何绝缘层都可以做到。具体的，此绝缘层的实施例包括：
(1)一个实施例，其中绝缘层覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面的较低的部分，和
(2)一个实施例，其中绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面。
更具体的，其中绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面的实施例2包括：
(2-1)一个实施例，其中绝缘层覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面，
(2-2)一个实施例，其中绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面，并且进一步覆盖第二接触层的两个侧面的每个面的较低的部分，
(2-3)一个实施例，其中绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面，并且进一步覆盖第二接触层的两个侧面的每个面。
理想的，上述绝缘层形成在第二包覆层的下层部分，在此部分上第二包覆层的上层没有形成，而不是第二包覆层的上层的两个侧面的附近一般具有一致的厚度。
本发明提供的氮基半导体激光器件的生产方法中，绝缘层根据上述不同的实施例可以在上面的步骤(c)中形成。即，例如，在绝缘层覆盖至少第二包覆层的上层的两个侧面的每一个的实施例中，在第二包覆层的下层的部分上形成绝缘层，在此部分上第二包覆层的上层没有形成就足够了，这样在步骤(c)，绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一个。
在本发明的氮基半导体激光器件或者生产该激光器件的方法中的绝缘层覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一个侧面的较低的部分的实施例中，金属层和第二包覆层的上层的两个侧面的每一个侧面的较上的部分接触，并且当没有引起问题时，电流被注入第二包覆层的上层。然而，在上述实施例中，在第二包覆层的下层的部分的形成具有小的厚度的绝缘层，该包覆层部分区域上的第二包覆层的上层没有形成，这样，有源层发射的光可能会遭受损耗，或者在有源层和金属层之间会发生电介质击穿。因此，采用绝缘层覆盖至少第二包覆层的上层的两个侧面的每一个的实施例是优选的。当采用上述实施例，即使第二包覆层的上层的厚度增加并且即使第二包覆层的下层的部分的厚度减小，也能够可靠的防止有源层和金属层之间的电介质的击穿，该包覆层部分区域上的第二包覆层的上层没有形成。并且，横向的有效折射率差Δn充分增加，横模稳定性可以进一步提高。
在本发明提供的半导体激光器件的生产方法中，在上述步骤(c)，优选的，在整个表面形成绝缘层后，在绝缘层上形成一层光刻胶膜，这样，光刻胶膜在第二电极上具有较小的厚度，在第二包覆层的下层的部分上具有较大的厚度，该包覆层部分上第二包覆层的上层没有形成，然后，刻蚀至少在第二电极上的光刻胶膜和绝缘层以露出第二电极的至少顶表面(与金属层接触的表面)。即，优选的，利用第二电极和第二包覆层的下层之间的高度差，并且，第二电极允许作为刻蚀终止层，由此暴露出第二包覆层的至少顶表面(与金属层的接触表面)。通过上述的程序，可以在具有脊形结构的第二包覆层的上层的两个侧面都形成大厚度的绝缘层。
在包括上述优选实施例的本发明的氮基半导体激光器件或其生产方法中，根据可以显示光限制效应的有效折射率，形成在第二包覆层的下层部分上的绝缘层部分的厚度TINSL(更具体地，指形成在第二包覆层的下层部分上的绝缘层的厚度，在该部分上没有第二包覆层的上层形成，而不是第二包覆层的上层的两个侧面的附近区域)为5×10-8m到3×10-7m，优选的为9×10-8m到2×10-7m，该第二包覆层部分相当于台面结构的顶表面。
可以选择的是，在包括上述优选的不同实施例的本发明的氮基半导体激光器件或其生产方法中，需要满足0.4TTOTAL≤TUPPER≤0.9TTOTAL，优选的为0.5TTOTAL≤TUPPER≤0.8TTOTAL，其中，TTOTAL是第二包覆层的总厚度，TUPPER是第二包覆层的上层的厚度。更具体地，TTOTAL为5×10-7m到1×10-6m，优选的为6×10-7m到8×10-7m，TUPPER为2×10-7m到9×10-7m，优选的为3×10-7m到6.4×10-7m。在这种情况下，需要满足0.05TUPPER≤TINSL，优选地为0.1TUPPER≤TINSL，其中，TINSL是形成在第二包覆层的下层部分上的绝缘层部分的厚度TINSL(更具体地，指形成在第二包覆层的下层部分上的绝缘层的厚度，该部分上没有第二包覆层的上层形成，而不是第二包覆层的上层的两个侧面的附近区域)，该第二包覆层部分相当于台面结构的顶表面。
在包括上述优选的不同实施例的本发明的氮基半导体激光器件或其生产方法中，合乎需要地，绝缘层由从包含SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5和ZrO2组中选取的至少一种材料组成。绝缘层可以具有由这些材料组成的单层结构或者多层结构。在绝缘层形成过程中，为了防止损伤第二包覆层的下层的露出部分，合乎需要的，由SiO2，SiNx，Al2O3或者ZrO2组成的绝缘层通过一种真空淀积方法形成，或者由AlN，Al2O3，Ta2O5或者ZrO2组成的绝缘层通过一种溅射方法形成，然而，形成该绝缘层的形成方法并不仅限于这些。在一些情况下，可以在绝缘层上(具体的，在绝缘层和金属层之间)形成一层硅层(具体的，例如，一层多晶硅层)，例如，通过真空淀积或者一些其它方法。此硅层作为光吸收层，并且，当形成硅层时，主模光的吸收增加，于是，横模可以被稳定。
根据需要，当绝缘层由SiO2组成时，由SiO2组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到3×10-7m，优选的为2×10-8m到2×10-7m。当硅层形成在SiO2组成的绝缘层上时，由SiO2组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到8×10-8m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由SiO2组成的绝缘层的厚度TINSL为4×10-8m到8×10-8m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由SiO2组成的绝缘层的厚度TINSL为4×10-8m到8×10-8m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
根据需要，当绝缘层由SiNx组成时，由SiNx组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到3×10-7m，优选的为2×10-8m到2×10-7m。当硅层形成在SiNx组成的绝缘层上时，由SiNx组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到2×10-7m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由SiNx组成的绝缘层的厚度TINSL为5×10-8m到8×10-8m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由SiO2组成的绝缘层的厚度TINSL为5×10-8m到8×10-8m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
根据需要，当绝缘层由AlN组成时，由AlN组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到3×10-7m，优选的为2×10-8m到2×10-7m。当硅层形成在AlN组成的绝缘层上时，由AlN组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到2×10-7m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由AlN组成的绝缘层的厚度TINSL为5×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由AlN组成的绝缘层的厚度TINSL为5×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
根据需要，当绝缘层由Al2O3组成时，由Al2O3组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到3×10-7m，优选的为2×10-8m到2×10-7m。当硅层形成在Al2O3组成的绝缘层上时，由Al2O3组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到1×10-7m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由Al2O3组成的绝缘层的厚度TINSL为4×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由Al2O3组成的绝缘层的厚度TINSL为4×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
根据需要，当绝缘层由Ta2O5组成时，由Ta2O5组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到5×10-7m，优选的为2×10-8m到4×10-7m。当硅层形成在Ta2O5组成的绝缘层上时，由Ta2O5组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到2×10-7m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由Ta2O5组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由Ta2O5组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到1×10-7m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
根据需要，当绝缘层由ZrO2组成时，由ZrO2组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到3×10-7m，优选的为2×10-8m到2×10-7m。当硅层形成在ZrO2组成的绝缘层上时，由ZrO2组成的绝缘层的厚度TINSL为2×10-8m到2×10-7m，硅层的厚度至少为5×10-9m。优选的，由ZrO2组成的绝缘层的厚度TINSL为3×10-8m到1.1×10-7m，且硅层的厚度至少为5×10-9m。更优选的，由ZrO2组成的绝缘层的厚度TINSL为6×10-8m到1.1×10-7m，且硅层的厚度至少为2×10-8m。
可以选择的是，用于绝缘层的材料是从包含ZnO，SiON，HfO2，Sc2O3，Y2O3，MgO，ThO2和Bi2O3组中选取的至少一种。绝缘层可以具有由这些材料组成的单层结构或者多层结构。而且，绝缘层可以具有由这些材料的复合材料或者上述材料组成的多层结构。此绝缘层可以被例如作为电流限制层的第一导电型AlxGa1-xN(x≥0.02)层取代。这种情况下，第二包覆层是第二导电型的。即，第二包覆层的传导类型是p型的，可以形成n型的AlxGa1-xN(x≥0.02)层。
在包括上述优选的不同实施例的本发明的氮基半导体激光器件或其生产方法中，合乎需要地，作为第二接触层的一个欧姆接触电极的第二电极具有包括从包含钯(Pd)，铂(Pt)，镍(Ni)和金(Au)的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构，并且此金属层具有包括从包含铂(Pt)，钛(Ti)和镍(Ni)的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。第二电极的厚度优选为1×10-8m到1×10-6m。金属层的厚度优选为5×10-8m到5×10-6m。由于采用了金属层，当用金属层作为刻蚀掩膜时，可以得到对氮基复合半导体的高刻蚀选择比。另外，此金属层用作光吸收层，并且，当金属层被形成时，可以增加较高模的光吸收，这样，横模就可以稳定。
具体的，当第二电极具有包括例如0.05μm厚的Pd(钯)的单层结构，第二电极对第二接触层的粘附性可以显著的增加，Pd吸引第二接触层内的氮原子，从而立即除去第二电极下面的第二接触层内的氮空位，另外，形成一种氢吸附合金，这样，氢可以从包含例如p型杂质的第二接触层中被带走，由此，具有高载流子浓度的p型第二接触层可以通过激活p型杂质(p型掺杂)得到。另外，当第二电极具有包括例如0.1μm厚的Pt(铂)的单层结构时，当采用钎料将第二电极电连接在一个外部电极或者电路上时，钎料中的锡(Sn)原子向第二接触层中的扩散能够被显著的阻止。可以选择的是，第二电极可以具有一层由包含Ni(镍)或者金(Au)的合金组成的单层结构。而且，第二电极可以具有多层结构，如Pd/Pt，Pd/Ni，Pd/Au，Pt/Pd，Pt/Ni，Pt/Au，Ni/Pd，Ni/Pt或者Ni/Au的多层结构。在上面的多层结构中，“/”前面的材料组成下层，“/”后面的材料组成上层，并且，从此以后，多层结构中的“/”将会用这种方式使用。
当金属层具有包括例如0.1μm厚的Pt(铂)的单层结构时，当采用钎料将第二电极电连接在一个外部电极或者电路上时，钎料中的锡(Sn)原子向第二接触层中的扩散能够被显著的阻止。而且，当金属层具有包括例如10nm厚的Pd(钯)层或者0.1μm厚的Ni(镍)层的单层结构时，金属层对绝缘层的粘附性可以显著的增加。另外，金属层可以具有多层结构，如Ti/Pt，Ti/Ru，Ti/Rh，Ti/Os，Ti/Ir，Ti/Ag，Ti/Ni，Ti/Pt，Ti/Pt/Ni，Ni/Pt，Ni/Ru，Ni/Rh，Ni/Os，Ni/Ir或者Ni/Ag的多层结构。
根据需要，作为第一接触层的一个欧姆接触电极的第一电极具有包括从包含金(Au)，Al(铝)，Ti(钛)，钨(W)，Cu(铜)，Zn(锌)，锡(Sn)和铟(In)的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。其例子包括Ti/Au和Ti/Pt/Au。例如，当第一电极具有由Ti/Pt/Au组成的多层结构时，Ti层为5到10nm厚，Pt层为1×10-7m厚，Au层为2×10-7m到3×10-7m厚。
根据需要，形成在金属层上的第二压焊电极具有包括从包含Ti(钛)，Pt(铂)和Au(金)的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。当第二压焊电极具有包括例如10nm厚Ti(钛)层的单层结构时，第二压焊电极对金属层的粘附性可以显著的增加。当第二压焊电极具有包括例如0.1μm厚的Pt(铂)层的单层结构时，当采用钎料将第二电极电连接在一个外部电极或者电路上时，钎料中的锡(Sn)原子向第二接触层中的扩散能够被显著的阻止。另外，当金属层具有由例如0.3μm厚的Au(金)层组成的单层结构时，当采用钎料将第二电极电连接在一个外部电极或者电路上时，在钎料中可以形成有锡(Sn)的合金。第二压焊电极可以具有多层结构，如Ti/Pt/Au或者Ti/Au多层结构。
对于组成第二电极，金属层和第二压焊电极的材料的一种组合，第二电极可以具有以下六种结构中的一种：
一种Pd的单层结构，
一种Pt的单层结构，
一种Ni的单层结构，
一种Pd/Pt的多层结构，
一种Pd/Ni的多层结构，和
一种Pd/Au的多层结构，
金属层具有以下25种结构中的一种：
一种Ti/Pt的多层结构，
一种Ti/Ru的多层结构，
一种Ti/Ru/Ni的多层结构，
一种Ti/Rh的多层结构，
一种Ti/Rh/Ni的多层结构，
一种Ti/Os的多层结构，
一种Ti/Os/Ni的多层结构，
一种Ti/Ir的多层结构，
一种Ti/Ir/Ni的多层结构，
一种Ti/Ag的多层结构，
一种Ti/Ag/Ni的多层结构，
一种Ti/Ni的多层结构，
一种Ti/Pt/Ni的多层结构，
一种Ni/Pt的多层结构，
一种Ni/Pt/Ni的多层结构，
一种Ni/Ru的多层结构，
一种Ni/Ru/Ni的多层结构，
一种Ni/Rh的多层结构，
一种Ni/Rh/Ni的多层结构，
一种Ni/Os的多层结构，
一种Ni/Os/Ni的多层结构，
一种Ni/Ir的多层结构，
一种Ni/Ir/Ni的多层结构，
一种Ni/Ag的多层结构，和
一种Ni/Ag/Ni的多层结构，和
第二压焊电极具有以下三种结构中的一种：
一种Au的单层结构，
一种Ti/Au的多层结构，和
一种Ti/Pt/Au的多层结构。
即，用于组成第二电极，金属层和第二压焊电极的材料的组合数是450种(6×25×3＝450)。材料的组合可以是这些情况的任何一种。在这些组合中，作为组成(第二电极:金属层:第二压焊电极)的组合，更优选的是材料(Pd:Pt:Au)的组合和(Pd/Pt:Ti/Pt/Ni:Ti/Pt/Au)的组合。
在本发明的氮基半导体激光器件或者其生产方法中，从减小此氮基半导体激光器件的功耗的观点来讲，根据需要，脊形结构的宽度至少为1.0μm，但不大于2.0μm。
根据需要，形成在第一电极上的第一压焊电极具有包括从包含Ti(钛)，Pt(铂)和Au(金)的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。
在本发明中，氮基复合半导体包括包含N元素作为V族成分的III-V族复合半导体，如GaN，AlGaN混合晶体，AlInGaN混合晶体，BalInGaN混合晶体，InGaN混合晶体，InN和AlN。氮基复合半导体层的淀积或者形成可以通过例如：金属组织化学气相淀积方法(MOCVD方法)，分子束外延方法(MBE方法)，或者氢化物气相生长方法，在混合气相生长方法中，用一种卤素促成运输或者反应。在本发明的氮基半导体激光器件，或者由本发明提供的生产氮基半导体激光器件的方法生产的氮基半导体激光器件中，此氮基复合半导体在种类和组成上没有特殊限制，此氮基复合半导体在结构和构造上也没有限制，只要此氮基半导体激光器件具有作为激光结构的氮基复合半导体层的堆垛结构。
衬底包括具有C面做为主表面的蓝宝石衬底，GaN衬底和SiC衬底。
在本发明中，第二接触层和第二包覆层包含p型杂质，第一电极，第一接触层和第一包覆层包含n型杂质。在本发明中，可以选择的是，第二接触层和第二包覆层包含n型杂质，第一电极，第一接触层和第一包覆层包含p型杂质。P型杂质包括Mg，Zn，Cd，Be，Ca，Ba和O，n型杂质包括Si，Ge，Se，Sn，C和Ti。
脊形结构的平面形式包括条形形式，锥形形式和喇叭形形式。
本发明的氮基半导体激光器件具有被称为浅埋结构的结构，这种结构中，结缘层从侧面支撑第二包覆层的上层，第二包覆层的上层形成此脊形结构。即，第二包覆层的上层具有一个大的厚度，且第二包覆层的下层具有一个小的厚度。接着，形成绝缘层。因此，此氮基半导体激光器件具有大的电流限制效应和优良的输出电流注入特性，并且它在横向具有足够大的有效折射率差Δn，所以它具有横模高可控性和横模高稳定性。即使第二包覆层的上层的厚度增加，即使第二包覆层的下层厚度减小，也可以形成具有足够厚度的绝缘层，所以不可能有漏电流通过绝缘层和第二包覆层的下层从第二压焊电极中流过。
在本发明提供的生产氮基半导体激光器件的方法中，在第二包覆层上形成第二电极的步骤在淀积第二接触层的步骤之后，因此，第二接触层顶表面(与第二电极的接触表面)的污染被抑制，并且可以防止工作电压偏离所需值或者设计值。另外，由于在形成绝缘层之前在第二接触层上形成第二电极，即使采用任何方法形成绝缘层，也不会在第二接触层顶表面(与第二电极的接触表面)引起损伤。而且，第二接触层通过用第二电极作为刻蚀掩膜的自对准的方式刻蚀，第二包覆层在其厚度方向被部分刻蚀以形成脊形结构，因此，第二电极可以形成在第二包覆层上，那样，第二电极基本上具有和第二接触层的顶表面(与第二电极的接触表面)相同的形状和尺寸，并且，不像任何传统技术，也不会在第二电极和第二包覆层之间发生位置偏离(移位)。然而，既然采用第二电极作为刻蚀掩膜以形成脊形结构，用于形成脊形结构的刻蚀掩膜的形成和除去的步骤就不再需要了。既然采用金属层作为刻蚀掩膜以形成台面结构，用于形成台面结构的刻蚀掩膜的形成和除去的步骤就不再需要了。这样，与任何传统的生产方法相比，这种氮基半导体激光器件的生产工艺的步骤少，这可以提高成品率。
附图说明：
图1是例1中的氮基半导体激光器件的部分横截面示意图。
图2是例1中的氮基半导体激光器件的元件部分横截面放大示意图。
图3A和3B是衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图4A和4B是接着图3B的衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图5A和5B是接着图4B的衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图6A和6B是接着图5B的衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图7A和7B是接着图6B的衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图8A和8B是接着图7B的衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图9A和9B是衬底等的部分横截面示意图，用于解释例1中的氮基半导体激光器件的生产方法。
图10是传统的氮基半导体激光器件的部分横截面示意图。
具体实施方式：
本发明将根据例子和参考附图在此以后被解释。
例1
图1是例1中的一种折射率导引型氮基半导体激光器件(参考在此以后的“半导体激光器件10”)的横截面示意图。图2是半导体激光器件10的元件部分横截面放大示意图。在显示例1中的半导体激光器件10的元件的参考数字中，图10中同样的参考数字显示了图10中的同样的元件。
如图所示，例1中的半导体激光器件10包括：
(A)由n型GaN制成的并且形成在衬底12上的第一接触层14，衬底12由例如具有C面作为主表面的蓝宝石衬底组成，
(B)在第一接触层14上形成第一电极32，
(C)在第一接触层14上形成由n型AlGaN制成的第一包覆层16，
(D)在第一包覆层16上形成有源层20，该有源层具有GaN/InGaN的多量子阱结构，
(E)在有源层20上形成由p型AlGaN制成的第二包覆层24，
(F)在第二包覆层24上形成由p型GaN制成的第二接触层26，和
(G)在第二接触层26上形成第二电极30。
在第一包覆层16和有源层20之间形成由n型InGaN制成的第一光导层18，在有源层16和第二包覆层24之间形成用于防止有源层20退化的由AlGaN制成的退化阻止层21和由p型InGaN制成的第二光导层22。根据要求提供这些层。
另外，由于线位错可能会从由蓝宝石组成的衬底12的衬底表面沿着C轴线向上发生扩散，线位错密度可以按以下减少。在衬底12上形成由低温生长的SiN组成的缓冲层，根据横向外延生长方法如ELO(外延横向过生长)方法，通过横向生长，在缓冲层上形成一由GaN组成的基层，接着生长第一接触层14。根据需要提供这些层。附图上忽略了显示缓冲层和基层。
第二包覆层24包括一下层(第二包覆层24的较低的层24A)和一上层(第二包覆层24的较高的层24B)。
第一包覆层16，第一光导层18，有源层20，退化阻止层21，第二光导层22和第二包覆层24每一层都由根据上面描述的氮基复合半导体层组成。并且，第一包覆层16，第一光导层18，有源层20，退化阻止层21，第二光导层22和第二包覆层的下层24A具有台面结构。即，在例1中，这些层具有条形形式，并基本上具有相同的宽度W1。第二包覆层的上层24B和第二接触层26具有脊形结构，其宽度小于台面结构的宽度W1。即，上述层具有条形形式，并基本上具有相同的宽度W2(W1＞W2)。脊形结构沿着与台面结构扩展方向相同的方向扩展。第二包覆层的上层24B和第二接触层26的侧面几乎垂直于衬底12。并且，在第二接触层26和第二电极30之间的界面，第二电极30和第二接触层26具有基本上相同的宽度。
绝缘层40形成在第二包覆层24的下层24A的部分上，该部分对应于台面结构的顶表面，这样绝缘层40至少覆盖第二包覆层24的上层24B的每一个侧面的一部分(更具体的，在例1中的半导体激光器件10中，绝缘层40覆盖第二包覆层24的上层24B的每一个侧面和第二接触层26的每一个侧面的较低的部分)。绝缘层40由SiO2制成。绝缘层40的各部分形成在第二包覆层24的下层24A的部分上，该部分对应于台面结构的顶表面(更具体的，绝缘层40形成在第二包覆层24的下层24A的部分上，而不是第二包覆层24的上层24B的两个侧面的附近区域，而且在该部分上没有第二包覆层24的上层24B形成)，绝缘层40厚度TINSL为0.2μm(见图2)。绝缘层40形成在第二包覆层24的下层24A部分上，该部分对应于台面结构的顶表面，这样绝缘层40从侧面支撑第二包覆层24的上层24B从而形成一种名为浅埋结构的结构，这样第二包覆层的上层的厚度增加，并且第二包覆层的下层的厚度减小。第二包覆层的总厚度TTOTAL(见图2)为0.65μm，第二包覆层24的上层24B的厚度TUPPER(见图2)为0.15μm。
在第二接触层26上形成第二电极30，它形成第二接触层26的欧姆接触电极。第二电极30具有由Pd/Pt组成的多层结构(Pd形成下层，Pt形成上层)，该结构具有基本上和第二接触层26的顶表面相同的形状和尺寸。附图显示了作为第二电极30的一层。
然后，在绝缘层40的顶表面和第二电极30的顶表面，形成金属层42，该金属层42具有基本上和台面结构的宽度(W1)相同的宽度，这样金属层42从一个顶表面到另一个顶表面上连续。金属层42具有由Ti/Pt/Ni组成的多层结构(Ti厚10nm，Pt厚0.1μm，Ni厚0.1μm，Pt组成最低层，Ni组成最高层)，并且金属层42被电学连接到第二电极30上。附图显示了作为金属层42的一层。
然后，在第一接触电极14的表面，台面结构的侧面和金属层42的顶表面上形成由SiO2组成的保护层28，这样，保护层通过台面结构的侧面从第一接触层14的表面到金属层42的顶表面连续。更具体的，保护层28形成在第一接触层的表面，第一包覆层16的侧面，第一光导层18的侧面，有源层20的侧面，退化阻止层21的侧面，第二光导层22的侧面，第二包覆层24的下层24A的侧面，绝缘层40的侧面，金属层42的侧面和金属层42的顶表面。在形成在第一接触层14表面上的保护层28一部分上，形成第一开口部分28B，并且在第一开口部分28B的底部露出的第一接触层14上，形成具有由Ti/Pt/Au组成的多层结构(Ti组成较低层，Au组成较高层)的第一电极32，该电极作为一个与第一接触层14相连的欧姆接触电极。第一电极32的Ti层，Pt层和Au层分别具有例如10nm，0.1μm和0.3μm的厚度。然后，在第一电极32上，形成作为导出电极的第一压焊电极36，该电极由Ti/Pt/Au组成，并且与第一电极32电学相连作为前导电极。在第二电极30上的金属层42上的保护层28一部分内，形成第二开口部分28A，并且在金属层42的露出部分上，形成第二压焊电极34(具有由Ti/Pt/Au组成的多层结构，Ti层作为最低层，Au层作为最上层)。附图显示了第一压焊电极36和第二压焊电极34的每一层。
例1中的半导体激光器件10的生产方法将会参照图3A和3B，图4A和4B，图5A和5B，图6A和6B，图7A和7B以及图8来解释，这些图是衬底和类似的部分横截面示意图。
[步骤-100]
首先，第一接触层14，第一包覆层16，有源层20，第二包覆层24和第二接触层26被依次淀积在衬低12上。具体的，通过MOCVD或类似方法，在由具有c面作为主表面的蓝宝石衬底组成的衬底上形成下面的堆垛结构。如图3A所示，通过依次形成(淀积)由n型GaN组成的第一接触层14，由n型AlGaN组成的第一包覆层16，由n型InGaN组成的第一光导层18，具有GaN/InGaN多量子阱结构的有源层20，用于防止有源层20退化的由AlGaN组成的退化阻止层21，由p型InGaN组成的第二光导层22，由p型AlGaN组成的第二包覆层24和由p型GaN组成的第二接触层26，形成了堆垛结构。一层由低温生长的GaN组成的缓冲层(没有显示)可以首先形成在衬底12上，然后，在生长第一接触层14之前，可以通过横向生长在缓冲层上生长一层基层(没有显示)。
除了缓冲层和有源层20，各种氮基复合半导体层可以在大约1000℃的温度下淀积，有源层可以在700℃到800℃的温度下淀积，以防止In的分解，缓冲层可以在大约560℃的温度下淀积。在通过MOCVD方法形成每一层氮基复合半导体层时，可以用三甲基镓(TMG)气体作为Ga源，并采用氨气作为N源。另外，在n型氮基复合半导体层的形成中，例如，可以加入硅(Si)作为n型杂质。另外，在p型氮基复合半导体层的形成中，例如，可以加入镁(Mg)作为p型杂质。另外，可以用三甲基铝(TMA)气体作为铝源，可以采用三甲基铟(TMA)气体作为铟源，可以采用单硅烷气(SiH4气)作为硅源，并且采用cyclopentadienylmagnesium气体作为镁源。
[步骤-110]
接着，在第二接触层26上形成第二电极30，该电极和形成的第二接触层(即，具有条形形式，基本上具有例1中的宽度W2)具有相同的宽度。
具体的，在第二接触层26上形成一层由SiO2组成的厚0.2μm的掩膜层60。接着，在掩膜层60上形成光刻胶层62，并且，通过光刻，在光刻胶层62内形成一个具有大约宽度W2的条形的开口。然后，利用光刻胶层62作为刻蚀掩膜，通过一种采用包含氢氟酸刻蚀方法的湿法刻蚀方法，刻蚀掩膜层60，这样就可以得到开口64，在此开口64中露出第二接触层的顶表面(见图3)。然后，通过真空淀积方法，依次形成50nm厚的Pd层和0.1μm厚的Pt层，从而在光刻胶层62和位于开口64底部的第二接触层26上形成多层金属膜30A。附图显示了多层金属膜30A。然后，通过灰化的方法将光刻胶层62除去，并且进一步，通过采用氢氟酸的湿法刻蚀，将掩膜层60除去。通过以上程序，光刻胶层62上的多层金属膜30A就被除去了，这样，仅在第二接触层26的位于开口64底部的部分(见图4A)，多层金属膜30A被留下了。多层金属膜30A具有宽约为W2的条形形式，对应于第二电极30。第二接触层26在一个除了第二电极30形成的区域的区域内形成一种其表面露出的状态。在第二接触层26淀积之后的步骤中，立即形成第二电极30，这样，作为与第二电极30的接触面的第二接触层26的顶表面的污染可以被有效制止。
[步骤-120]
然后，采用第二电极30作为刻蚀掩膜，刻蚀第二接触层26，并且接着，在其厚度方向部分地刻蚀第二包覆层24，以形成第二接触层26和具有宽度基本上为W2的条形形式的第二包覆层24的上层24B，同时也形成第二包覆层24的下层24B，其上部暴露在包覆层24的上层24B的两侧。
具体的，采用第二电极30作为刻蚀掩膜，通过采用氯基刻蚀气体的干法刻蚀，刻蚀第二接触层26和第二包覆层24的上层部分，以形成脊形结构50，它呈条形形式的形状，并且由第二接触层26和第二包覆层24的上层24B组成(见图4B)。第二电极30，第二接触层26和第二包覆层的上层24B具有基本上宽度为W2的条形形式。由于脊形结构的形成是通过一种采用第二电极30作为刻蚀掩膜的自对准方法，因此，第二电极30具有基本上和第二接触层26的顶表面(与第二电极30的接触表面)相同的形状和尺寸，并且，在第二电极30和第二接触层26之间没有发生位置偏移(位移)。另外，脊形结构是在采用第二电极30作为刻蚀掩膜时形成的，即，通过一种自对准方法，这样，不同于传统技术，形成脊形结构所必需的刻蚀掩膜的形成和此刻蚀掩膜的除去的步骤可以被省略。
[步骤-130]
接着，在第二包覆层24的上层部分24B没有形成的第二包覆层24的下层24A部分上形成绝缘层40，这样，绝缘层40至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面(更具体的，在例1中，第二包覆层的上层24B的两个侧面的每一面和第二接触层26的两个侧面的较低部分)。由于在绝缘层40形成之前，在第二接触层26上形成第二电极30，绝缘层的形成就不会在第二接触层和第二电极之间的接触面引起损伤。
具体的，首先，在整个表面上形成一层0.2μm厚的绝缘层40。然后，在绝缘层40上形成(采用)光刻胶膜66，这样它在第二电极30上具有小的厚度，在第二包覆层24的上层24B没有形成的第二包覆层24的下层24A上(见图5A)，它具有大的厚度。在第二电极30上和在第二包覆层24的上层24B没有形成的第二包覆层24的下层24A上，光刻胶膜66的顶表面差不多处于相同的水平。然后，采用第二电极30作为刻蚀终止层，刻蚀光刻胶层66和至少在第二电极30上的绝缘层40(更具体的，返刻光刻胶层66和绝缘层40)到至少露出第二电极30的顶表面(更具体的，第二电极30的顶表面和侧面以及第二接触层26的两个侧面的每一个的较上的部分)(见图5B)。即，利用脊形结构50的高度差，利用第二电极30作为刻蚀终止层，暴露出第二电极30的顶表面。绝缘层40留在一种覆盖第二包覆层的上层24B的两个侧面并且覆盖第二接触层26的两个侧面的较低部分的状态。
[步骤-140]
然后，在绝缘层40的顶表面和第二电极的顶表面形成基本上具有和形成的台面结构的宽度W1相同的宽度的金属层42，让金属层42从一个顶表面到另一个连续。具体的，形成具有条形形状并且基本上具有宽度W1(＞W2)的金属层42。
即，在整个表面形成(应用)光刻胶层68，并且通过光刻胶层68形成开口70，该开口70具有条形形状，而且基本上具有宽度W1。这产生了一种状态，即在开口70的底部，露出第二电极30和绝缘层40的一部分。接着，通过一种溅射的方法，在整个表面形成具有Ti/Pt/Ni组成的多层结构的金属层42(见图6A)。即，通过一种溅射的方法，依次淀积10nm厚的Ti层，0.1μm厚的Pt层和0.1μm厚的Ni层。附图显示了作为金属层42的一层。然后，通过一种灰化的方法除去光刻胶层68，以除去光刻胶层68上的金属层42的一部分，并且在第二淀积30和位于开口70底部的绝缘层40上的金属层42被保留下来了(见图6B)。
[步骤-150]
然后，利用金属层42作为刻蚀掩膜，刻蚀绝缘层40，第二包覆层24的下层24A，第二光导层22，退化阻止层21，有源层20，第一光导层18，第一包覆层16和第一接触层14的一部分，由此，可以得到如图7A显示的台面结构52。由于在形成台面结构时，利用金属层42作为刻蚀掩膜，用于形成台面结构的刻蚀掩膜的形成和该刻蚀掩膜的除去的步骤就不再需要。
[步骤-160]
然后，由SiO2组成的0.3μm厚的保护层28形成在整个表面上，具体的，在第一接触层14的表面，台面结构的侧面和金属层42的顶表面上，使得金属层28通过台面结构的侧面从第一接触层14的表面到金属层42的顶表面连续。更具体的，保护层28形成在第一接触层14的表面，第一包覆层16的侧面，第一光导层18的侧面，有源层20的侧面，退化阻止层21的侧面，第二光导层22的侧面，第二包覆层24的下层24A的侧面，绝缘层40的侧表面，金属层42的侧表面和金属层42的顶表面上。然后，在形成在第一接触层14表面上的保护层28的一部分内，形成第一开口部分28B，并且在露出的第一接触层14上形成第一电极32(见图7B)。进而，在形成在第二电极30上的金属层42上的保护层28的一部分内(更具体的，形成在绝缘层40上的金属层42的一部分和第二电极30上的金属层42的一部分上的保护层28的一部分，使得保护层28从绝缘层40上的部分金属层42到第二电极30上的部分金属层42连续)形成第二开口部分28A。然后，在金属层42的露出部分上形成第二压焊电极34(见图8)。第二压焊电极34具有由10nm厚的Ti层/0.1μm厚的Pt层/0.3μm厚的Au层组成的多层结构，使得Ti层，Pt层和Au层按照此次序从底部堆叠起来。然后，在第一电极32上形成第一压焊电极36。第一压焊电极36由10nm厚的Ti层/0.1μm厚的Pt层/0.3μm厚的Au层组成。通过上述方法，可以生产图1中的半导体激光器件10。然后，施行切片，托载，绑片或者绑线和包覆封装来完成半导体激光器件10。
尽管本发明是参考上面的优选实施例阐述的，但是本发明不仅限于此。衬底和在例子中阐述的氮基复合半导体层的种类，成分，厚度，构造，结构和类似的被作为例子给出并且可以根据需要修改和改变。例中阐述的条件和各种数量值以及例中所用材料被作为例子给出并且可以根据需要修改和改变。由氮基复合半导体组成的各层的淀积(形成)的方法并不限于MOCVD方法，并且淀积(形成)的实行可以通过MBE的方法，氢化物气相生长的方法，其中氦气被用于传送或者反应，或者一些其它的方法。另外，用作衬底的蓝宝石衬底可以用GaN衬底或者SiC衬底替代。
图9A和9B中显示了例1中的半导体激光器件的变形的横截面示意图。在显示图9A和9B中显示的半导体激光器件10A和10B的元件的参考数字中，和图1中参考数字相同的参考数字表示和图1中相同的元件。在图9A中显示的半导体激光器件10A中，例如，通过一种真空淀积方法或者一些其它方法，在绝缘层40上(即，绝缘层40和金属层42之间)形成一层硅层(具体的，例如，一层非晶硅层44)。非晶硅层44作为一层光吸收层，并且非晶硅层44可以有助于增加横向的有效折射率差Δn。在图9B中显示的半导体激光器件10B中，脊形结构具有向下倾斜的侧面。在这种情况下，脊形结构的宽度(W2)对应于脊形结构的最大宽度。即，脊形结构的宽度(W2)对应于在第二包覆层24的上层24B和下层24A之间的界面处的第二包覆层的上层24B的宽度。
在本发明的氮基半导体激光器件中，在组成台面结构的第二包覆层的下层上形成绝缘层，使得绝缘层从侧面支撑第二包覆层的上层，即，形成一种浅埋结构，这样可以得到高的电流限制效应并且氮基半导体激光器件具有优良的光输出电流注入特性。另外，横向的有效折射率差Δn[通过沿着图1中的A-A线测量所得的有效折射率nEFF1和通过沿着图1中的B-B线测量所得的有效折射率nEFF2之间的差(Δn＝nEFF1-nEFF2)]可以增加。结果，横膜可控性得到提高，并且实现了优良的横膜稳定性。另外，提供了第二电极与第二接触层位置不偏移(位移)，这样，不会导致工作电压的增加。
根据本发明提供的用于一种氮基半导体激光器件生产的方法，在第二接触层形成后，立即在第二接触层上形成第二电极，这样，可以可靠的避免传统的生产方法的问题，即工作电压增加，这是由于第二接触层的顶表面(与第二电极的接触面)被污染并因此具有大的电阻。另外，当利用第二电极作为刻蚀掩膜时形成脊形结构，即，脊形结构可以通过一种自对准的方法形成，这就不会在第二电极和第二接触层之间引起位置偏移(位移)。因此，工作电压不会像传统的情况那样偏离所需值或者设计值。而且，第二电极被用作形成脊形结构的刻蚀掩膜，所以，用以形成脊形结构的刻蚀掩膜的形成和除去的步骤可以被省略。金属层被用作台面结构的刻蚀掩膜，所以用以形成台面结构的刻蚀掩膜的形成和除去的步骤可以被省略。于是，生产氮基半导体激光器件的工艺步骤的数目小于传统生产方法中的对应部分，这带来了成品率的提高。

Claims (19)

1.一种氮基半导体激光器件，包括：
(A)形成在衬底上的第一接触层，
(B)形成在第一接触层上的第一电极，
(C)形成在第一接触层上的第一包覆层，
(D)形成在第一包覆层上的有源层，
(E)形成在有源层上的第二包覆层，
(F)形成在第二包覆层上的第二接触层，和
(G)形成在第二接触层上的第二电极。
第二包覆层包括一个下层和一个上层，
第一接触层、第一包覆层、有源层、第二包覆层和第二接触层均由氮基复合半导体层组成，
第一包覆层、有源层、和第二包覆层的下层具有台面结构，
第二包覆层的上层和第二接触层具有脊形结构，该脊形结构的宽度小于台面结构的宽度，
第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面具有的宽度相同，
一层绝缘层形成在第二包覆层的下层各部分上，该部分对应着台面结构的顶表面，该绝缘层至少覆盖着第二包覆层的上层两侧表面的每一个表面的一部分，并且
一层金属层形成在绝缘层的顶表面和第二电极的顶表面上，这样金属层从绝缘层的顶表面到第二电极的顶表面连续，该金属层具有和台面结构相同的宽度。
一层保护层形成在第一接触层的表面，并且形成在台面结构的侧面和金属层的顶表面，这样，该保护层从第一接触层通过台面结构的侧面到金属层的顶表面是连续的；
第一开口部分形成在第一接触层的表面上形成的保护层的一部分上，第一电极形成在第一开口部分的底部露出的第一接触层上，和
第二开口部分形成在第二电极上的金属层上的保护层的一部分内，第二压焊电极形成在该金属层露出的部分上。
2.根据权利要求1的氮基半导体激光器件，其中绝缘层至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一个。
3.根据权利要求1的氮基半导体激光器件，其中绝缘层由从包含SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5和ZrO2的组中选取的至少一种材料制成。
4.根据权利要求1的氮基半导体激光器件，其中第二电极具有包括从包含钯，铂，镍和金的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构，并且此金属层具有包括从包含铂，钛和镍的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。
5.根据权利要求1的氮基半导体激光器件，其中
形成在第二包覆层的下层部分上的绝缘层部分的厚度为5×10-8m到3×10-7m，该第二包覆层部分对应于台面结构的顶表面。
6.根据权利要求5的氮基半导体激光器件，其中绝缘层由从包含SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5和ZrO2组中选取的至少一种材料制成。
7.根据权利要求5的氮基半导体激光器件，其中第二电极具有包括从包含钯，铂，镍和金的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构，并且此金属层具有包括从包含铂，钛和镍的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。
8.根据权利要求1的氮基半导体激光器件，
其中满足0.4TTOTAL≤TUPPER≤0.9TTOTAL，这里，TTOTAL是第二包覆层的总厚度，TUPPER是第二包覆层的上层的厚度。
9.根据权利要求8的氮基半导体激光器件，其中，满足0.05TUPPER≤TINSL，这里，TINSL是形成在第二包覆层的下层各部分上的绝缘层部分的厚度，该第二包覆层各部分对应于台面结构的顶表面。
10.根据权利要求8的氮基半导体激光器件，其中绝缘层由从包含SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5和ZrO2组中选取的至少一种材料制成。
11.根据权利要求8的氮基半导体激光器件，其中第二电极具有包括从包含钯，铂，镍和金的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构，并且此金属层具有包括从包含铂，钛和镍的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。
12.一种用于生产氮基半导体激光器件的方法，该器件包括：
(A)形成在衬底上的第一接触层，
(B)形成在第一接触层上的第一电极，
(C)形成在第一接触层上的第一包覆层，
(D)形成在第一包覆层上的有源层，
(E)形成在有源层上的第二包覆层，
(F)形成在第二包覆层上的第二接触层，和
(G)形成在第二接触层上的第二电极。
第二包覆层包括一个下层和一个上层，
第一接触层、第一包覆层、有源层、第二包覆层和第二接触层均由氮基复合半导体层组成，
第一包覆层、有源层、和第二包覆层的下层具有台面结构，
第二包覆层的上层和第二接触层具有脊形结构，该脊形结构的宽度小于台面结构的宽度，
第二电极具有的宽度和第二接触层在第二接触层和该电极的界面具有的宽度相同，
一层绝缘层形成在第二包覆层的下层各部分上，该部分对应着台面结构的顶表面，该绝缘层至少覆盖着第二包覆层的上层两侧表面的每一个表面的一部分，并且
一层金属层形成在绝缘层的顶表面和第二电极的顶表面，这样金属层从绝缘层的顶表面到第二电极的顶表面连续，该金属层具有和台面结构相同的宽度。
该方法包括步骤：
(a)在衬底上依次淀积第一接触层、第一包覆层、有源层、第二包覆层和第二接触层，并且在第二接触层上形成第二电极，此第二电极具有和形成的第二接触层相同的宽度，
(b)采用第二电极作为刻蚀掩膜，刻蚀第二接触层，并且进一步在第二包覆层厚度的方向部分地刻蚀第二包覆层，以形成具有脊形结构的第二接触层和第二包覆层的上层，并且形成第二包覆层的下层，该层具有同时暴露在第二包覆层的上层的两侧的顶表面，
(c)在第二包覆层的下层中没有形成第二包覆层的上层的各部分上形成绝缘层，以便至少覆盖第二包覆层的上层的两个侧面的每一面的一部分，并且露出第二电极的顶表面，
(d)在绝缘层和第二电极的顶表面上形成具有和形成的台面结构相同的宽度的金属层，这样，金属层从绝缘层的表面到第二电极的顶表面连续，并且
(e)利用金属层作为刻蚀掩膜，至少刻蚀绝缘层、第二包覆层的下层、有源层和第一包覆层，以形成台面结构。
(f)在步骤(e)之后，在第一接触层的表面、台面结构的侧面和金属层的顶表面上形成一层保护层，这样，保护层从第一接触层的表面通过台面结构的侧面到金属层的顶表面是连续的，并且然后，
在形成在第一接触层表面上的保护层的一部分上，形成第一开口部分，在露出的第一接触层上形成第一电极，在第一电极上形成第一压焊电极，在第二电极上的金属层上的保护层上形成第二开口部分，并且在此金属层的露出部分形成第二压焊电极。
13.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中绝缘层至少覆盖着第二包覆层的上层两侧表面的每一个表面的一部分，并且其中在步骤(c)，绝缘层的形成使得它至少覆盖着在没有形成第二包覆层上层的第二包覆层的下层各部分上的第二包覆层的上层的两侧表面的每一个表面。
14.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中在步骤(c)，在整个衬底上的绝缘层形成之后，在绝缘层上形成一层光刻胶膜，使得光刻胶膜在第二电极上具有较小的厚度，在第二包覆层的上层没有形成的第二包覆层的下层各部分上具有较大的厚度，并且然后，刻蚀至少在第二电极上的光刻胶膜和绝缘层，以至少露出第二电极的顶表面。
15.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中形成在第二包覆层的下层的对应于台面结构的顶表面的各部分上的绝缘层部分的厚度为5×10-8m到3×10-7m。
16.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中满足0.4TTOTAL≤TUPPER≤0.9TTOTAL，这里，TTOTAL是第二包覆层的总厚度，TUPPER是第二包覆层的上层的厚度。
17.根据权利要求16的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中，满足0.05TUPPER≤TINSL，这里，TINSL是形成在第二包覆层的下层各部分上的绝缘层部分的厚度，该各部分对应于台面结构的顶表面。
18.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中绝缘层由从包含SiO2，SiNx，AlN，Al2O3，Ta2O5和ZrO2组中选取的至少一种材料制成。
19.根据权利要求12的用于生产氮基半导体激光器件的方法，其中第二电极具有包括从包含钯，铂，镍和金的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构，并且此金属层具有包括从包含铂，钛和镍的组中选取的至少一种金属的单层结构或者多层结构。
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